DE4412583C1 - Ventilator-Filtereinheit für Reinraumdecken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilator-Filtereinheit für Reinraumdecken nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

In der Reinraumtechnik sind sogenannte Ventilator-Filter­ einheiten (FFU = Filter Fan Unit) bekannt, die in Anwen­ dungsfällen, bei denen es darauf ankommt, die Reinstluft­ versorgung in dem Reinraum speziellen örtlichen Anforde­ rungen anzupassen, auch in größerer Anzahl in die Rein­ raumdeckenkonstruktion eingebaut sein können. Ein Beispiel für eine Reinraumdeckenkonstruktion, die einen rasterför­ mig gestalteten Rahmen aufweist, in dessen Felder modulare Elemente, wie Ventilator-Filtereinheiten, Lufteinlässe Blindplatten etc. in einer zweckentsprechenden Verteilung einsetzbar sind, ist in der EP 0 196 333 A1 beschrieben.

Eine solche modulare Ventilator-Filtereinheit weist typi­ scherweise ein kastenförmiges Gehäuse auf, das auf der Luftauslaßseite durch ein Schwebstoffilter (Hepa-Filter) abgeschlossen ist und auf seiner gegenüberliegenden Seite mit einem Zulufteinlaß versehen ist. In diesem Gehäuse ist der Ventilator untergebracht, der die gegebenenfalls durch ein Vorfilter angesaugte Luft in einen Druckraum fördert, der einseitig durch das Schwebstoffilter begrenzt ist.

Bei einer aus der DE 35 13 902 A1 bekannten Ventilator- Filtereinheit dieser Art ist der Ventilator mit einem Ra­ dialrad als Lüfterrad ausgerüstet und an seinem Motor über Rahmenelemente aufgehängt, die federnd gegen die Deckwand des kastenartigen Gehäuses abgestützt sind. An dieser Deckwand des Gehäuses ist auch eine Luftleitwand befestigt, die sich zwischen zwei einander gegenüberlie­ genden Innenwänden des kastenartigen Gehäuses erstreckt und im Bereiche ihrer beiden anderen Seiten gemeinsam mit den zugeordneten Gehäuseinnenwänden zwei parallele Schlit­ ze begrenzt, durch die die von dem Lüfterrad geförderte Luft in den Druckraum oberhalb des Schwebstoffilters ein­ tritt. Die Luft-Strömungsverhältnisse in dem kastenartigen Gehäuse sind bei dieser Ventilator-Filtereinheit nicht besonders günstig, was entsprechende Druckverluste und einen unerwünscht hohen Geräuschpegel erwarten läßt.

Günstiger in dieser Hinsicht ist eine andere Ventilator- Filtereinheit, wie sie aus der DE 41 15 171 A1 hervorgeht und bei der der Ventilator ein Lüfterrad in Diagonalbau­ weise aufweist, wobei der vom Umfang des Lüfterrades nach außen gehende Ringraum oben und unten durch koaxiale Ke­ gelmantelflächen begrenzt ist und mit dem Druckraum über dem Schwebstoffilter über einen ringsumlaufenden Ringspalt in Verbindung steht. Konstruktiv ist diese Ventilator-Fil­ tereinheit derart gestaltet, daß sie ein quaderförmiges Gehäuse aufweist, das aus einem Rahmen in Gestalt eines Zwischenkastens, einem auf diesen aufgesetzten Oberkasten und einem Rahmenelement besteht, das auf der dem Oberka­ sten abgewandten Seite sich an den Zwischenkasten an­ schließt. An der Seitenwand des Zwischenkastens sind etwa auf halber Höhe nach innen vorragende Konsolen befestigt, auf denen über zwischengelegte Gummi-Schwingungsdämpfer­ elemente ein Ventilatortragrahmen gelagert ist, auf wel­ chem mittig ein etwa topfförmiges Motorgehäuse angeordnet ist, in dem der Elektromotor des Ventilators untergebracht ist. An den oberen Rand des zylindrischen Motorgehäuses schließt sich ein radial nach außen führendes Lochblech an, das auf seiner Außenseite eine erste Kegelmantelfläche trägt und das randseitig mit einem auf der Unterseite des Tragrahmens angeordneten kegelmantelförmigen Lochblech verbunden ist. Die von den beiden Lochblechen gebildeten Kegelflächen sind koaxial zu der Motorachse; sie schließen miteinander einen spitzen Winkel ein. In den von den Loch­ blechen begrenzten, im Querschnitt etwa trapezförmigen In­ nenraum ist ein Innenschalldämpfer eingefügt, der aus schalldämmenden Mitteln in Gestalt einer Mineralwollefül­ lung besteht, die das Motorgehäuse einbettet und an den Lochblechen anlegt.

Insbesondere bei Reinraumdeckenkonstruktionen, bei denen eine Vielzahl solcher Ventilator-Filtereinheiten vorgese­ hen werden muß, geht das Bestreben schon wegen der ar­ beitsschutzrechtlichen Bestimmungen dahin, den Geräusch­ pegel der von den Ventilatoren in den einzelnen Ventila­ tor-Filtereinheiten bedingt ist, auf ein Minimum zu redu­ zieren und gleichzeitig Ventilator-Filtereinheiten mit einem möglichst einfachen konstruktiven Aufbau zu verwen­ den.

Dies zu erreichen ist Aufgabe der Erfindung.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist die Ventilator-Filterein­ heit erfindungsgemäß die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.

Die den das Lüfterrad druckseitig umgebenden Ringraum von dem Druckraum oberhalb des Schwebstoffilters trennenden Luftleitmittel weisen eine kreisrunde Luftleitscheibe auf, die als eigenstabile Konsole für den Ventilator ausgebil­ det und federelastisch gegen die Abstützmittel abgestützt ist. Die Luftleitscheibe begrenzt mit den ihr gegenüber­ liegenden Innenwandungen des Gehäuses - d. h. genauer mit den auf diesen vorgesehenen schalldämmenden Mitteln - ei­ nen kreiszylindrischen Ringkanal, der sich ringsum die Luftleitscheibe erstreckt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Luftleit­ scheibe im wesentlichen zylindrisch mit abgerundeten Rand­ kanten und nach Art eines Gehäuses ausgebildet, in dessen Wandungen Perforationen vorgesehen sind und das mit einem schalldämmenden Material gefüllt ist. Der Ringraum kann dabei zweckmäßigerweise durch parallele Flächen der Luft­ leitscheibe und einer einen Lufteinlaß enthaltenen Gehäuseinnenwandung des Gehäuses begrenzt sein.

Die eigenstabile Luftleitscheibe führt zu einem sehr nied­ rigen Geräuschpegel, wobei sich gleichzeitig sehr einfache konstruktive Verhältnisse ergeben.

Weitere Ausgestaltungen der neuen Ventilator-Filtereinheit sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Wegen der günstigen Strömungsverhältnisse und der schalldäm­ menden Begrenzung der Luftströmungswege, wie auch als Fol­ ge der verhältnismäßig großen Luftdurchtrittsquerschnitte zeichnet sich die Ventilator-Filtereinheit durch geringe Druckverluste und damit hohen Wirkungsgrad sowie insbeson­ dere durch einen niederen Geräuschpegel aus.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Gegen­ standes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ventilator-Filtereinheit im axialen Schnitt in einer Seitenansicht,

Fig. 2 die Ventilator-Filtereinheit nach Fig. 1 ge­ schnitten längs der Linie II-II in einer Draufsicht und in einem anderen Maßstab,

Fig. 3 eine Ventilator-Filtereinheit in einer abgewandelten Ausführungsform und in einer Darstellung entsprechend Fig. 1 und

Fig. 4 die Ventilator-Filtereinheit nach Fig. 3 ge­ schnitten längs der Linie IV-IV der Fig. 3 in einer Draufsicht.

Die in Fig. 1, 2 dargestellte Ventilator-Filtereinheit weist ein kasten- oder quaderförmiges Gehäuse 1 auf, des­ sen Länge und Breite vorzugsweise dem Rastermaß von 1,2 m × 1,2 m entsprechen und das in der Regel aus Blech herge­ stellt ist. Das haubenartige Gehäuse 1 ist mit seiner of­ fenen Unterseite auf einen Filterkasten 2 aufgesetzt, in dem ein Schwebstoffilter (S-T-U-Filter) 3 angeordnet ist und der ringsum auf Deckenprofilen 4 der im einzelnen nicht weiter dargestellten Reinraumdeckenkonstruktion, beispielsweise benachbart zu einer mit der Mineralwolle gefüllten Deckenkassette 5, abgedichtet abgestützt ist. Zwischen dem Filterkasten 2 und dem Gehäuse 1 ist eine ringsumlaufende elastische Dichtleiste 6 vorgesehen.

Auf seiner Innenseite ist das Gehäuse 1 im Bereich der Seitenwände 7 und der Deckwand 8 mit einem schalldämmenden Material versehen, d. h. mit Mineralwolle 9 ausgekleidet. Die Mineralwolle-Auskleidung 9 ist zum Gehäuseinneren hin auf der Seite durch eine zylindrische Lochblechwand 10 und nach oben hin durch eine kreisscheibenförmige Lochblech­ wand 11 begrenzt, die gemeinsam in der insbesondere aus Fig. 2 ersichtlichen Weise einen kreiszylindrischen Raum 12 umschließen.

In dem Raum 12 ist ein Ventilator 13 mit in Fig. 1 verti­ kaler Drehachse angeordnet, dessen Lüfterrad 14 als Radi­ alrad ausgebildet und von einem Elektromotor 16 angetrie­ ben ist, dessen elektrisches Zuleitungskabel bei 17 ange­ deutet ist. Dem Ventilator 13 ist als Luftzuführmittel eine sich nach einwärts verjüngende koaxiale Einströmdüse 18 zugeordnet, die in eine entsprechende kreisrunde Öff­ nung 19 in der Deckwand 8 eingesetzt ist und die mit einem auf das Lüfterrad 14 aufgesetzten Einströmring 20 mit ra­ dialem Spiel zusammenwirkt.

Der zylindrische Raum 12 enthält eine im wesentlichen kreiszylindrische Luftleitscheibe 21, die koaxial zu der bei 22 angedeuteten Drehachse des Lüfterrades 14 angeord­ net ist und zwei voneinander beabstandete, im wesentlichen parallele Stirnflächen 23 aufweist, die durch eine rings­ umlaufende zylindrische Mantelfläche 24 miteinander ver­ bunden sind. Die Luftleitscheibe 21 ist bei 25 im Kanten­ bereich stark abgerundet. Sie ist nach Art eines Gehäuses aus Lochblech hergestellt und enthält eine Füllung aus schalldämmendem Material 26, vorzugsweise Mineralwolle.

Die Luftleitscheibe 21 ist eigenstabil ausgebildet und mit einem eingesetzten, an ihrer oberen Stirnfläche 23 befestig­ ten topfförmigen Aufnahmegehäuse 27 für den Elektromotor 16 des Ventilators 13 versehen. Sie bildet somit die Kon­ sole für den Ventilator 13, der - gegebenenfalls unter Zwischenlage von gummielastischen Teilen - unmittelbar auf der Luftleitscheibe 21 gelagert ist.

Die den Ventilator 13 tragende eigenstabile Luftleitschei­ be 21 ist auf ihrer Unterseite über vier in den Ecken ei­ nes gedachten Quadrates angeordnete Federelemente 28 auf einem Rahmen 29 federelastisch abgestützt, der bei 30 über elastische Gummimetallteile an einem zurückspringen­ den Teil der zylindrischen Lochblechwand 10 und damit an der Wandung des Gehauses 1 befestigt ist.

In dem von der zylindrischen Lochblechwand 10 umschlossenen Raum 12 wird durch die Luftleitscheibe 21 ein sich ringsum das Lüfterrad 14 erstreckender Ringraum 31 von einem ober­ halb des Schwebstoffilters 3 befindlichen und einseitig von diesem begrenzten Druckraum 32 abgeteilt, wobei der Ringraum 31 und der Druckraum 32 durch einen ringsumlau­ fenden torusförmigen Ringkanal 33 miteinander in Verbin­ dung stehen.

Wie insbesondere aus Fig. 2 zu entnehmen, ist der Ringka­ nal 33 auf seiner Innen- und seiner Außenseite jeweils durch zylindrische Flächen begrenzt, wobei sich durch die verhältnismäßig dicke, an den Ecken abgerundete Luftleit­ scheibe 21 sehr günstige Strömungsverhältnisse ergeben. Die in Richtung der Drehachse 22 gemessene Dicke der Luft­ leitscheibe 21 ist größer als die in Radialrichtung gemes­ sene Weite des Ringkanals 33. Es sind aber auch Ausfüh­ rungsformen denkbar, bei denen die beiden Abmessungen in die gleiche Größenordnung kommen, wobei in besonderen Fäl­ len die Luftleitscheibe 21 auch dünner sein kann.

Auf das Gehäuse 1 ist abgedichtet ein Vorfiltergehäuse 34 gleicher Querschnittsgestalt aufgesetzt, in den die Ein­ strömdüse 18 mündet und der lediglich oben eine Öffnung 35 aufweist, in die ein plattenförmiges Vorfilter 36 randsei­ tig abgedichtet eingesetzt ist. Das Vorfilter 36 sitzt auf einem die Öffnungsberandung bildenden ringsumlaufenden Auflageflansch 37, der gegenüber der Oberseite des Vorfil­ tergehäuses 34 zurückgesetzt ist, derart, daß ein auf das Vorfilter 36 aufgesetzter Gitterrost 38 mit der Oberseite des Vorfiltergehäuses 34 fluchtet.

Der Gitterrost 38 kann von dem Vorfiltergehäuse 34 abgenom­ men werden, womit auch das Vorfilter 36 zugänglich wird und ausgewechselt werden kann.

Die ganze Konstruktion ist so stabil ausgebildet, daß die Ventilator-Filtereinheit über den Gitterrost 38 begehbar ausgebildet ist.

In dem Vorfiltergehäuse 34 ist unterhalb des Vorfilters 36 ein Plenum 39 umgrenzt, von dem aus, wie in Fig. 1 durch Pfeile angedeutet, das Lüfterrad 14 über die Einströmdüse 18 vorgefilterte Luft ansaugt, die gleichmäßig ringsum radial in den Ringraum 31 gefördert wird, von wo aus sie die Luftleitscheibe 21 allseitig umströmend durch den Ringkanal in den Druckraum 32 gelangt. Der Druckraum 32 ist derart bemessen, daß sich eine gleichmäßige Beauf­ schlagung des Schwebstoffilters 3 ergibt, von dem aus die Reinluft in den darunterliegenden Reinraum einströmt.

Die in den Fig. 3, 4 dargestellte abgewandelte Ausführ­ ungsform der Ventilator-Filtereinheit entspricht grund­ sätzlich der im vorstehenden anhand der Fig. 1, 2 erläu­ terten Ausführungsform. Gleiche Teile sind deshalb mit gleichen Bezugszeichen versehen und im einzelnen nicht nochmals erläutert.

Im Unterschied zu der Ausführungsform nach Fig. 1 ist bei der Ausführungsform nach den Fig. 3, 4 das Gehäuse 1a zylindrisch ausgebildet, wie dies insbesondere aus Fig. 4 zu entnehmen ist. Das Vorfilter ist dabei als zylin­ drische Vorfilterhaube 36a gestaltet, die auf die Deckwand 8 des Gehäuses 1a randseitig abgedichtet aufgesetzt ist. Die Vorfilterhaube 36a besteht aus einem doppelwandigen, aus Lochblech hergestellten topfförmigen Gehäuse, das in dem Zwischenraum zwischen den beiden Wänden eine bei 40 ange­ deutete Füllung aus Filtermaterial enthält, die gleichzei­ tig schalldämmend wirkt.

Das zylindrische Gehäuse 1a ist auf einen randseitig abge­ dichtet mit dem Filterkasten 2 verbundenen und auf diesen aufgesetzten Schalldämpferkasten 41 ebenfalls randseitig abgedichtet verbunden, derart, daß sich der Druckraum 32 zum Innenraum des Schalldämpferkastens 41 hin öffnet. Wie aus Fig. 4 zu entnehmen, ist der Schalldämpferkasten 41 auf seiner Oberseite durch eine quadratische Stirnwand 42 abgeschlossen, die eine dem Durchmesser des zylindrischen Gehäuses 1a entsprechende mittige Öffnung aufweist. In dem Schalldämpferkasten 41 sind bei 43 angedeutete Schalldämp­ ferkulissen angeordnet, die bekannterweise aus mit Mine­ ralwolle als Dämpfungsmaterial gefüllten leistenförmigen Teilen bestehen, die seitlich durch ein Vlies, eine Folie oder ein Lochblech begrenzt sind.

Auf diese Weise ist die Ventilator-Filtereinheit auf der Druckseite mit einem Zusatzschalldämpfer ausgerüstet, der in entsprechender Weise naturgemäß auch bei der Ausführungsform nach Fig. 1, 2 zwischen dem Schwebstoffil­ ter 3 und dem Druckraum 32 vorgesehen sein könnte.

In Fig. 3 ist der Übersichtlichkeit halber der Rahmen 29 der Fig. 1 nicht dargestellt, worauf der Ordnung halber hingewiesen sei. Es ist lediglich durch zwei Linien 44 angedeutet, daß die eigenstabile Luftleitscheibe 21 auf ihrer Unterseite abgestützt ist, wobei auch die Federele­ mente 28 der Fig. 1 lediglich in Fig. 4 angedeutet sind.

Claims (17)

1. Ventilator-Filtereinheit für Reinraumdecken, mit ei­ nem auf einer Seite durch Schwebstoffiltermittel ab­ geschlossenen Gehäuse, dessen Innenwandungen zumin­ dest teilweise mit schalldämpfenden Mitteln ausge­ stattet sind und in dem ein Ventilator mit einem von einem Elektromotor angetriebenen radial fördernden Lüfterrad angeordnet ist, der auf Abstützmitteln auf­ geständert ist und dessen Lüfterrad Luftzu- und Ab­ leiteinrichtungen in dem Gehäuse zugeordnet sind, welche einen vom Umfang des Lüfterrades nach außen gehenden Ringraum aufweisen, der mit einem einseitig durch die Schwebstoffiltermittel begrenzten Druckraum in Verbindung steht, wobei der Ringraum von dem Druckraum durch als eine Trennwand wirkende Luftleit­ mittel getrennt ist, durch die gemeinsam mit der um­ gebenden Gehäusewand ein ringsumlaufender Ringkanal begrenzt ist, der den Ringraum mit dem Druckraum ver­ bindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitmit­ tel eine kreisrunde Luftleitscheibe (21) aufweisen, die als eigenstabile Konsole für den Ventilator (13) ausgebildet und federelastisch gegen die Abstützmit­ tel (Rahmen 29) abgestützt ist.

2. Ventilator-Filtereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitscheibe (21) im we­ sentlichen zylindrisch mit abgerundeten Randkanten (25) ausgebildet ist.

3. Ventilator-Filtereinheit nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Luftleitscheibe (21) nach Art eines Gehäuses ausgebildet ist, in dessen Wandungen Perforationen vorgesehen sind und das mit einem schalldämmenden Material (26) gefüllt ist.

4. Ventilator-Filtereinheit nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in die Luftleitscheibe (21) Halte­ rungsmittel des Ventilators (13) eingesetzt sind.

5. Ventilator-Filtereinheit nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring­ raum (31) durch parallele Flächen der Luftleitscheibe (21) und eine einen Lufteinlaß (Einströmdüse 18, Öffnung 19) enthaltenden Gehäuseinnenwandung (11) begrenzt ist.

6. Ventilator-Filtereinheit nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft­ leitscheibe (21) in dem Gehäuse (1, 1a) federnd auf einem Rahmen (29) aufgeständert ist.

7. Ventilator-Filtereinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Luftleitscheibe (21) gleich oder größer als die ra­ diale Weite des Ringkanals (33) ist.

8. Ventilator-Filtereinheit nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäu­ se (1, 1a) auf einem die Schwebstoffiltermittel (Schwebstoffilter 3) enthaltenden Filterkasten (2) abgedichtet aufgesetzt ist.

9. Ventilator-Filtereinheit nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem in der Draufsicht rechteckigen oder quadratischen Gehäu­ se (1) der kreiszylindrische Ringkanal (33) ausgebil­ det ist.

10. Ventilator-Filtereinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Gehäuse (1, 1a) ein Vor­ filtermittel (Vorfilter 36, Füllung 40a) enthaltendes Vorfiltergehäuse (34; Vorfilterhaube 36a) aufgesetzt ist, in das die Luftzuleitmittel (Einströmdüse 18, Einströmring 20) des Ventilators (13) münden.

11. Ventilator-Filtereinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorfiltergehäuse (34) begehbar ausgebildet ist.

12. Ventilator-Filtereinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorfiltergehäuse (34) durch einen Gitterrost (38) abgedeckt ist, über den die Vorfiltermittel (Vorfilter 36) zugänglich sind.

13. Ventilator-Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1a) im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist.

14. Ventilator-Filtereinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Gehäuse (1a) abge­ dichtet auf einen die Schwebstoffiltermittel (Schwebstoffilter 3) ent­ haltenden eckigen Filterkasten (2) aufgesetzt ist.

15. Ventilator-Filtereinheit nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorfilterge­ häuse (1, 1a) zylindrisch ausgebildet ist.

16. Ventilator-Filtereinheit nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schwebstoffiltermitteln (Schwebstoffilter 3) und dem Druckraum (32) ein Zusatzschalldämpfer (Schalldämpferkasten, Zusatzschalldämpfer 43) angeordnet ist.

17. Ventilator-Filtereinheit nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzschalldämpfer einen mit dem Gehäuse (1, 1a) abgedichtet verbundenen Schall­ dämpferkasten (41) aufweist, in dem Schalldämpfungs­ mittel (Zusatzschalldämpfer 43) angeordnet sind, und an den sich die Schwebstoffiltermittel (Schwebstoffilter 3) anschließen.