DE4419268A1 - Sicherheitswerkbank - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitswerkbank nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer derartigen Sicherheitswerkbank, die aus der DE 38 11 780 C2 bekannt ist, ist der Zwischenraum zwischen den bei­ den Scheiben des Doppelfensters am oberen Ende zum Innenraum der Arbeitskabine offen, so daß der am vorderen Teil der Arbeits­ kabine, d. h. im Bereich des Schiebefensters strömende Luftstrom, aus Luft gebildet wird, die durch den Hauptfilter in den Innen­ raum der Arbeitskabine gelangt und in zwei Teilströmen, nämlich an der Innenseite des Schiebefensters entlang sowie durch den Zwischenraum zwischen den beiden Scheiben des Schiebefensters hindurch nach unten geht. In Verbindung mit einer an der Unter­ kante des Schiebefensters nach innen vorstehenden Ausbauchung soll dadurch ein Unterdruck- und Verwirbelungsgebiet unterhalb der Schiebefensterunterkante vermieden werden.

Eine derartige Sicherheitswerkbank dient dazu, in der Ar­ beitskabine gefährliche Stoffe oder Produkte zu handhaben, wobei sowohl der Produktschutz als auch der Personenschutz für die Laboranten sichergestellt sein sollen. Bei der entsprechenden Eignung der Filter für die abzusaugenden Stoffe können derartige Sicherheitswerkbänke im Umluftbetrieb gefahren werden, die Ab­ luft kann aber auch gefiltert in ein Entlüftungssystem abgegeben werden.

Der Nachteil bekannter Sicherheitswerkbänke liegt jedoch einmal darin, daß die umgesetzten Luftmengen sehr hoch sind. Die intern umgewälzten Luftmengen liegen bei 900 m³ pro Laufmeter bei einer zusätzlich aus dem Raum angesaugten und wieder abgegebenen Luftmenge von etwa 300 m³ pro Laufmeter. Darüber hinaus sind bekannte Sicherheitswerkbänke nur bei einer maximalen Schiebe­ fensteröffnung von etwa 200 mm sicher betreibbar, was entspre­ chende DIN-Messungen nach DIN 12 950 nachgewiesen haben. Bei der Sicherheitswerkbank nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 ist eine Öffnungshöhe von ca. 200-250 mm vorgesehen. Ein weiteres Schließen des Schiebefensters ist nicht vorgesehen, ein volles Öffnen des Schiebefensters ist gleichfalls nicht möglich, da die Luft unterhalb des Hauptfilters in das Doppelfenster eingeführt wird, so daß die Öffnungshöhe bereits aufgrund dieser konstruktiven Merkmale auf 400 mm begrenzt ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht dem­ gegenüber darin, die Sicherheitswerkbank nach dem Gattungsbe­ griff des Patentanspruchs 1 so auszubilden, daß ein Arbeiten bei vollständig geöffnetem und vollständig geschlossenem Schiebe­ fenster möglich ist und die Sicherheitswerkbank mit einer gerin­ geren Abluftmenge auskommt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Ausbildung gelöst, die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 ange­ geben ist.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung wird somit der Luft­ strom an der Vorderseite der Arbeitskabine nicht wie bei der bekannten Sicherheitswerkbank aus zwei Teilströmen aus der durch den Hauptfilter in den Innenraum der Arbeitskabine gelangten Luft gebildet, um Störungen in der Strömung an der Fensterunter­ kante zu beseitigen, sondern wird Luft unter Druck aus der Druckkammer durch den Zwischenraum zwischen den beiden Scheiben des Doppelfensters geführt, so daß ein Luftschleier gebildet wird, der von der Unterkante des Schiebefensters bis zum Kabi­ nenboden reicht und die gesamte dazwischen befindliche Öffnung nach außen abschirmt. Dieser Luftschleier hält die verunreinigte Luft auch bei größeren Öffnungshöhen sicher im Abzug, da er einen Strömungsimpuls quer zur ausbrechenden Luft erzeugt, der seine größte Wirksamkeit an der Unterkante des Schiebefensters, d. h. genau an der Stelle hat, die im kritischen Gefahrenbereich üblicher Sicherheitswerkbänke und Abzüge liegt. Durch den Luft­ schleier wird gezielt an dieser gefährdeten Stelle ruft von der Umgebung eingesogen, die den Luftschleier stützt. Verunreinigte Luft aus dem Innenraum der Arbeitskabine wird gleichfalls vom Luftschleier angesaugt und nach unten abgeführt.

Der Luftschleier hat eine derart hohe Wirksamkeit der Ab­ schirmung, daß der gesamte Volumenstrom gegenüber den bekannten Sicherheitswerkbänken reduziert werden kann. Die Strömungsge­ schwindigkeit kann gesenkt werden und das Verhältnis von umge­ wälzter zur abgesaugten Luft kann erhöht werden.

Besonders bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Sicherheitswerkbank sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 10.

Im folgenden werden anhand der dazugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Sicherheitswerkbank näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenschnittansicht der Sicherheitswerkbank,

Fig. 2 eine Vorderansicht der Sicherheitswerkbank,

Fig. 3 in einer Teilansicht das in einer Lufttasche ange­ ordnete Schiebefenster in der geöffneten Stellung,

Fig. 4 eine Fig. 3 entsprechende Ansicht mit geschlossenem Schiebefenster,

Fig. 5 ein Strömungsdiagramm,

Fig. 6 eine Draufsicht auf die vordere Absaugung im Boden der Arbeitskabine und

Fig. 7 in einer Fig. 1 entsprechende Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel der Sicherheitswerkbank.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Sicherheitswerkbank weist eine Arbeitskabine aus Seitenwänden 2, einer Rückwand 3 und einem Kabinenboden oder einer Tischplatte 4 auf, die einen Arbeitsraum 1 umschließen, der an seiner Vorderseite durch ein auf- und abbewegbares Schiebefenster 11 begrenzt ist.

Die im Arbeitsraum 1 in Form einer Laminarströmung von oben nach unten strömenden Luft wird an Absaugungen 8 und 5 an der Vorderseite und Rückseite der Tischplatte 4 abgesaugt. Unterhalb der Tischplatte 4 befindet sich eine Wanne 6, in der die abge­ saugten Luftströme gesammelt werden. Von dieser Sammelwanne 6 geht die Abluft in Filterkästen 7, die unterhalb der Tischplatte 4 angeordnet sind. Vorzugsweise sind zwei Filterkästen 7 in einem seitlichen Abstand voneinander angeordnet, auf die die Luft verteilt wird, so daß zwischen den Filterkästen 7 Platz zum Sitzen der Bedienungsperson bleibt. Die Filterkästen 7 können jedoch auch aneinander oder mit ihrer Frontfläche parallel zur Breite der Sicherheitswerkbank angeordnet werden.

Die Filterkästen 7 können so ausgebildet sein, daß ihre Filter mit Sackwechseltechnik gewechselt werden können.

Die kontaminierte Luft wird durch die Filter in den Filter­ kästen 7 gereinigt und über Luftkanäle 19 (Fig. 2), die sich in den Seitenwänden 2 befinden, aber auch an der Rückseite der Si­ cherheitswerkbank verlaufen können, nach oben befördert. An der Oberseite ist ein Luftsammel- oder Unterdruckraum 16 vorgesehen, in dem die von unten ankommenden Luftströme gesammelt werden. Die Luft im Unterdruckraum 16 wird von einem Ventilator 17 er­ faßt und in einen darunter befindlichen Druckraum 18 geblasen. In diesem Druckraum 18 erfolgt eine Aufteilung der Luftmengen. Der Hauptluftstrom wird über einen Hauptfilter 14 vertikal nach unten gepreßt und über einen Luftverteilerrahmen 15 in den Ar­ beitsraum 1 geführt. Der Hauptfilter 14 und der Luftverteiler­ rahmen 15 erzeugen eine laminare Luftströmung, die im Arbeits­ raum 1 vertikal von oben nach unten geht. Ein kleinerer Teil­ luftstrom verläßt über einen Stutzen 13 vertikal die Sicher­ heitswerkbank nach außen. Dieser Teilluftstrom kann ebenfalls von einem Filter gereinigt werden, was aber nicht notwendiger­ weise der Fall sein muß. Er tritt entweder in den Laborraum ein oder wird über ein technisches Entlüftungssystem abgesaugt. Ein weiterer Teilluftstrom tritt in eine weitere Kammer oder Luftta­ sche 12 ein, die nach allen Seiten luftdicht abgeschlossen ist und lediglich nach unten in den Zwischenraum zwischen den beiden Scheiben eines als Doppelscheibenfenster 11 ausgebildeten Schie­ befensters mündet.

Es ist auch möglich, einen weiteren Ventilator 24 vorzuse­ hen, der den Luftschleier erzeugt und stützt. Dieser Ventilator 24 kann gemäß Fig. 7 im oberen Teil der Lufttasche 12 angeordnet sein, die bei diesem Ausführungsbeispiel auch gegenüber dem Druckraum 18 abgeschlossen ist.

Das Doppelscheibenfenster 11 fährt in der Lufttasche 12 nach oben und nach unten und ist mit Dichtungselementen 21 (siehe Fig. 3 und 4) versehen, die verhindern, daß Falschluft neben dem Doppelscheibenfenster 11 ausströmt. Der weitere Teil­ luftstrom geht durch das Doppelscheibenfenster 11 hindurch bis zu einer am unteren Ende befindliche Ausblasöffnung. In der Ausblasöffnung befindet sich ein Umlenkgitter 22, das die Strö­ mung um beispielsweise ca. 25° zum Arbeitsraum 1 nach innen lenkt.

Das Schiebefenster ist vertikal stufenlos in der Höhe ver­ stellbar, wobei in jeder Fensteröffnungshöhe die Sicherheits­ werkbank sicher betrieben werden kann, da im Schiebefenster­ öffnungsbereich durch den durch die Doppelscheibe hindurchgehen­ den Teilluftstrom ein Luftschleier aufgebaut wird, der von der Schiebefensterunterkante bis zur Vorderseite der Tischplatte 4 reicht und die verunreinigte Luft im Arbeitsraum 1 auch bei größeren Öffnungshöhen sicher in der Arbeitskabine hält. Durch den Luftschleier wird ein Strömungsimpuls quer zur ausbrechenden Luft erzeugt, der seine größte Wirksamkeit an der Fensterunter­ kante, d. h. genau an der Stelle hat, die üblicherweise bei Si­ cherheitswerkbänken und Abzügen im kritischen Gefahrenbereich liegt. Durch den Luftschleier wird gezielt an diesen Stellen Luft von der Umgebung eingesogen, die den Luftschleier stützt. Es wird auch verunreinigte Luft aus dem Arbeitsraum 1 vom Luft­ schleier angesaugt und nach unten abgeführt. Mit zunehmbarem Abstand vom Austritt des Luftschleiers, d. h. von der Unterkante des Schiebefensters, wird die Wirkung des Luftschleiers durch Reibung und Ausweitung der Strömung geringer. Im unteren Bereich der Öffnung wird allerdings dann die vordere Absaugung 8 wirk­ sam, die die verunreinigte Luft direkt erfaßt. Durch das optima­ le Zusammenspiel von Luftschleier und Absaugung kann der Perso­ nenschutz auch bei großen Öffnungshöhen gewährleistet werden.

Wenn der Luftschleier schräg nach innen angestellt wird, was mittels des in Form von Leitblechen ausgebildeten Umlenkgit­ ters 22 erfolgt, wird die Sicherheitswerkbank gegenüber Querein­ strömungen aus dem Raum unempfindlich, die beispielsweise durch einen Luftzug bei geöffneter Labortür entstehen können. Auch andere Raumluftströmungen bleiben für die Strömungsführung in der Sicherheitswerkbank unwirksam. Durch die gemeinsame Ansau­ gung von Luft über der gesamten Öffnungshöhe werden keine Wirbel im Außenbereich induziert, so daß eine an der Sicherheitswerk­ bank arbeitende Person keinem Luftzug ausgesetzt ist.

Der Luftschleier hat eine hohe Wirksamkeit als Abschirmung der Innenluft im Arbeitsraum 1 gegenüber der Laborluft, so daß die Gesamtvolumenströme gegenüber üblichen Sicherheitswerkbänken reduziert werden können. Vorzugsweise liegt die Laminarströmung statt bei 0,4 bei 0,28 m/s, wobei aufgrund der direkten Druck­ luftversorgung zur Bildung des Luftschleiers dieser eine Aus­ trittsgeschwindigkeit von etwa 0,65 m/s erreicht. Das Verhältnis von umgewälzter zu abgesaugter Luftmenge kann von 3 : 1 bei übli­ chen Sicherheitswerkbänken auf 8 : 1 erhöht werden. Bei einer Breite von 1500 mm ergeben sich dann Luftmengen von 900 m³ Lami­ narströmung, 100 m³ Strömung in der Doppelscheibe und ca. 200 m³ Abluft. Bei geschlossenem Schiebefenster kann der Abluftvolu­ menstrom ohne Beeinträchtigung der Ausbruchssicherheit auf ca. 30 m³ abgesenkt werden.

Unter der Tischplatte 4 sind vorzugsweise zwei Filterkästen 7 vorgesehen, deren Filter über Sackwechseltechnik völlig kon­ taminationsfrei gewechselt werden können. In die Sicherheits­ werkbank können verschiedene Filterkombinationen eingebaut sein, bei Arbeiten mit Schwebstoffen empfehlen sich Schwebstoffilter, bei Arbeiten mit Lösemitteln oder Dämpfen werden zusätzlich oder ausschließlich Aktivkohlefilter eingesetzt. Durch die Anordnung der Filterkästen 7 unterhalb der Tischplatte 4 beschränken sich die kontaminierten Bereiche auf das kurze Wegstück zwischen der Tischplatte 4 und den Filterkästen 7. Die Luft ist nach dem Verlassen der Filter bereits gereinigt, so daß die in den Kanä­ len 19 nach oben strömende Luft bereits gefiltert ist. Da in den Kanälen 19 aufgrund des Ventilators 17 ein Unterdruck herrscht, kann diese Luft nicht in den Laborraum gelangen. Die vom Venti­ lator 17 angesaugte Luft wird in den Druckraum 18 geblasen und über den Hauptfilter 14 und den Strömungsgleichrichter 15 wieder dem Arbeitsraum 1 zugeführt. Es ist möglich, den Filter 14 als Hochleistungsschwebstoffilter auszuführen. Der Teilluftstrom, der zur Abluft über den Stutzen 13 geht, kann gleichfalls über ein Hochleistungsschwebstoffilter gehen, so daß die abgegebene Luft nach Bedarf von zwei Hochleistungsschwebstoffiltern gerei­ nigt die Sicherheitswerkbank verläßt.

In den Fig. 3 und 4 ist das als Doppelscheibenfenster 11 ausgebildete Schiebefenster, das an der Vorderseite der Arbeits­ kabine angeordnet ist, im einzelnen dargestellt.

Das Schiebefenster läuft in einer Lufttasche 12, die aus dem Druckraum 18 mit Luft versorgt wird. Die Lufttasche 12 ist nach ihren beiden Seiten, nach vorne, nach hinten und nach oben luftdicht abgedichtet und hat lediglich ein Öffnung nach unten, in der das Schiebefenster läuft. Das Schiebefenster weist an beiden Längsseiten Abdichtungselemente 21 auf, die aus weichen Gummilippen insbesondere aus Bürsten, bestehen und verhindern, daß die Luft aus der Lufttasche 12 in andere Bereiche als den Zwischenraum zwischen den beiden Scheiben des Schiebefensters abströmt. Das Schiebefenster ist so ausgebildet, daß der vordere Teil der Doppelscheibe länger als der hintere Teil gestaltet ist. Dadurch wird bei geschlossener Sicherheitswerkbank sicher­ gestellt, daß Spritzwasser- und Splitterschutz gewährleistet sind. Das wird insbesondere dadurch erreicht, daß die Tischplat­ te 4 an der Vorderseite nach oben gezogen ist, so daß ihre höch­ ste Stelle höher als die tiefste Stelle des Schiebefensters liegt. Das heißt, daß das Schiebefenster vor eine von der höch­ sten Stelle der Tischplatte 4 nach vorne schräg verlaufende Tischplatte läuft.

Im unteren Teil des Schiebefensters befinden sich die Um­ lenkelemente 22, die den Luftstrahl nach innen lenken. An der Unterkante des Schiebefensters tritt daher ein nach innen ge­ richteter Luftschleier oder Freistrahl aus, der durch die An­ saugung von Raumluft selbst stabilisiert ist und zusätzlich durch die Umlenkung stabilisiert wird. Der Freistrahl kann da­ durch weiter vergleichmäßigt werden, daß ein entsprechender Verteiler 25, z. B. aus einem Gewebe oder einem Sieb an Ausgang des Schiebefensters vorgesehen ist. Dieser Freistrahl wird un­ ten, d. h. auf der Höhe der Tischplatte 4, in ein spezielles Lochblech eingesaugt, das in Fig. 6 dargestellt ist. Vorzugs­ weise ist die Lochung 23 des Lochbleches speziell auf den Frei­ strahl abgestimmt. An den kritischen Stellen in der Mitte und an den Rändern ist vorzugsweise mittels einer erhöhten Lochanzahl oder eines höheren Lochdurchmessers eine stärkere Absaugung vorgesehen. Die Gesamtbreite des Lochbleches ist ca. 4 - 5 mal größer als die Austrittsbreite des Freistahles, wodurch sicher­ gestellt ist, daß der gesamte Freistrahl oder Luftschleier si­ cher vom Lochblech aufgenommen wird.

Die Strömungsverhältnisse an der Schiebefensteröffnung über die Öffnungshöhe und in Richtung der Tiefe des Arbeitsraumes 1 sind im einzelnen in Fig. 5 anhand der dort aufgetragenen Luft­ strahlgeschwindigkeiten dargestellt.

Claims (10)

1. Sicherheitswerkbank mit einer Arbeitskabine, die an der Vorderseite ein auf- und abbewegbares Schiebefensters aufweist und von oben nach unten von einem Laminarluftstrom durchströmt wird, der über Absaugungen am Kabinenboden abgesaugt und über ein Gebläse einem oben gelegenen Druckraum zugeführt wird, von dem aus die Luft über einen Filter in die Arbeitskabine geht und dort den Laminarluftstrom bildet, wobei das Schiebefenster als Doppelfenster ausgebildet ist, durch dessen zwischen den beiden Scheiben gebildeten Zwischenraum ein Luftstrom geht, der an der Unterkante des Schiebefensters zum Kabinenboden austritt, da­ durch gekennzeichnet, daß das Schiebefenster (11) in einer luftdicht abgeschlossenen Lufttasche (12) läuft, die einerseits mit einer Druckluftquelle (18, 24) und andererseits mit dem Zwischenraum zwischen den Scheiben des Schiebefensters (11) verbunden ist, so daß dieser direkt mit unter Druck stehender Luft versorgt wird und ein die Öffnung zwischen der Unterkante des Schiebefensters (11) und dem Kabinenboden (4) vollständig abschließender Luftschleier gebildet wird.

2. Sicherheitswerkbank nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der Austrittsöffnung zwischen den Scheiben des Schiebefensters (11) Umlenkeinrichtungen (22) vorgesehen sind, die den Luftschleier unter einem Winkel nach innen in die Ar­ beitskabine lenken.

3. Sicherheitswerkbank nach Anspruch 2, dadurch gekennzei­ chnet, daß der Winkel etwa 25° beträgt.

4. Sicherheitswerkbank nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Kabinenboden (4) eine vordere Absaugung (8) vorgesehen ist, die so ausgebildet ist, daß sie den gesamten Luftschleier aufnimmt.

5. Sicherheitswerkbank nach Anspruch 4, dadurch gekennzei­ chnet, daß die vordere Absaugung (8) aus einer Lochplatte be­ steht, die eine Breite hat, die ein Mehrfaches der Breite des Luftschleiers beträgt, und die in ihren Randbereichen und in der Mitte mit Löchern (23) mit größerem Lochquerschnitt oder mit einer größeren Anzahl von Löchern (23) versehen ist.

6. Sicherheitswerkbank nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kabinenboden (4) an seiner Vorderkante erhöht ausgebildet ist, so daß die unterste Kante des Schiebefensters (11) unter der obersten Kante des Kabinenbodens (4) liegt.

7. Sicherheitswerkbank nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftströmungsgeschwin­ digkeit des Laminarluftstromes bei 0,28 m pro Sekunde liegt.

8. Sicherheitswerkbank nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Abluft zur Umluft bei 8 : 1 bei geöffnetem und bei ca. 30 : 1 bei geschlos­ senem Schiebefenster (11) liegt.

9. Sicherheitswerkbank nach Anspruch 1, dadurch gekennzei­ chnet, daß die Druckluftquelle der Druckraum (18) ist.

10. Sicherheitswerkbank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftquelle ein Zusatzventilator (24) ist, der in der Lufttasche (12) angeordnet ist.