DE69509038T2

DE69509038T2 - System für saubere Luft

Info

Publication number: DE69509038T2
Application number: DE69509038T
Authority: DE
Inventors: Norman Jeffrey Wood
Original assignee: Howorth Airtech Ltd
Current assignee: Howorth Airtech Ltd
Priority date: 1994-10-22
Filing date: 1995-10-19
Publication date: 1999-09-09
Anticipated expiration: 2015-10-20
Also published as: HK1008349A1; US6110244A; EP0710803A1; DE69509038D1; GB9421303D0; EP0710803B1; JPH08240332A; AU688121B2; AU3440795A; ATE178984T1

Description

Deutsche Übersetzung der Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft Reinluftsysteme und im besonderen, aber nicht ausschließlich, Reinluftsysteme zur Verwendung in Operationssälen, bei der Herstellung von pharmazeutischen Produkten, bei der Halbleiterherstellung und dergleichen.
In bekannten Reinluftsystemen wird Luft durch ein Filter geleitet und auf einen Bereich zu gelenkt, der von Kontamination freizuhalten ist (einen "reinen Bereich"), siehe z.B. EP-A-0 139 128.
In bekannten Reinluftsystemen muß sichergestellt werden, daß kontaminierte Luft nicht mit der gefilterten Luft im reinen Bereich vermischt wird. Dies kann z.B. durch Ausströmenlassen der gefilterten Luft mit einem Differential-Geschwindigkeitsprofil erreicht werden. In unserem "EXFLOW"-System wird dies durch Ausströmenlassen gefilterter Luft mit einer höheren Geschwindigkeit in der Mitte als am Rand erreicht, um einen allgemein nach außen gerichteten Luftstrom aus dem reinen Bereich heraus zu bilden, wodurch das Eindringen von kontaminierter Luft in den reinen Bereich erschwert wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Reinluftsystem vorzusehen, das die Möglichkeit einer Kontamination eines reinen Bereichs durch ungefilterte Luft verhindert oder reduziert, bei dem aber die gefilterte Luft nicht mit verschiedenen Geschwindigkeiten ausgelassen werden muß.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Größe des reinen Bereichs zu vergrößern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Reinluftsystem Reinlufteinrichtungen zum Erzeugen eines Stroms reiner Luft und zum Auslassen der Reinluft aus einem Auslaß auf einen reinen Bereich zu und eine angrenzend an die Reinlufteinrichtungen angeordnete Coanda-Effekt- Vorrichtung zum Induzieren einer vom Strom reiner Luft weggerichteten Luftbewegung.
Ein "Coanda-Effekt" entsteht, wenn ein tangentialer Luftstrahl an einer konvexen Oberfläche vorbeiströmt. Der Luftstrahl weist starkes Anlegen an die Oberfläche auf und wird von der tangentialen Richtung abgelenkt, so daß er dem Profil der gekrümmten Oberfläche folgt. Durch Einsetzen einer Coanda-Effekt-Vorrichtung in Verbindung mit einem Reinluftsystem reißt der abgelenkte Luftstrahl einen Teil der angrenzenden reinen Luft mit und produziert einen nach außen gerichteten Luftstrom vom reinen Bereich weg, der geregelt und gelenkt werden kann. Potentiell kontaminierende Luft muß daher den nach außen gerichteten Luftstrom überwinden, um in den reinen Bereich zu gelangen, und die Wahrscheinlichkeit einer Kontaminierung des reinen Bereichs durch ungefilterte Luft kann somit weitgehend reduziert oder sogar ausgeschlossen werden. Wenn der von der Coanda-Effekt-Vorrichtung produzierte tangentiale Luftstrom ebenfalls aus reiner Luft besteht, dann bewirkt dies eine Vergrößerung des reinen Bereichs.
Vorzugsweise ist wenigstens ein Teil des Umkreises des Auslasses mit einer Coanda-Effekt-Vorrichtung versehen. In einer Ausgestaltung ist im wesentlichen der ganze Umkreis des Auslasses mit einer Coanda-Effekt-Vorrichtung versehen.
In einer Ausgestaltung erstreckt sich eine Umfangswand vom Umkreis des Auslasses nach unten und die Coanda-Effekt- Vorrichtung ist am unteren Rand der Umfangswand angeordnet.
Die Coanda-Effekt-Vorrichtung kann eine Plenumkammer aufweisen, die außen an den Reinlufteinrichtungen angebracht ist und eine profilierte konvexe Oberfläche enthält, die durch einen Spalt vom Äußeren der Reinlufteinrichtungen beabstandet ist, durch den durch Aufbringen von Luftdruck auf die Plenumkammer ein Luftstrahl geblasen wird. Wenn sich eine Umfangswand vom Umkreis des Auslasses nach unten erstreckt, ist die Plenumkammer mit der Wand verbunden und der Spalt ist zwischen der profilierten konvexen Oberfläche und der Wand definiert. Die profilierte konvexe Oberfläche erstreckt sich vorzugsweise unter der Höhe des Auslasses (oder der untersten Höhe der Wand, wenn vorhanden) und kann praktischerweise die Form einer/eines in der Plenumkammer befestigten Röhre oder Rohres haben.
Im folgenden werden spezifische Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen nur beispielhaft erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine Querschnitts-Seitenansicht einer ersten Ausgestaltung eines Reinluftsystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine umgekehrte Draufsicht auf das Reinluftsystem von Fig. 1;
Fig. 3 eine vergrößerte Querschnitts-Seitenansicht eines Umfangsteils des Reinluftsystems von Fig. 1;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht einer Röhre, die eines der in Fig. 3 gezeigten Teile bildet;
Fig. 5 eine Querschnitts-Seitenansicht einer zweiten Ausgestaltung eines Reinluftsystems gemäß der vorliegenden Erfindung und
Fig. 6 eine Perspektivansicht einer dritten Ausgestaltung eines Reinluftsystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
Im folgenden wird zunächst auf Fig. 1 bis 4 Bezug genommen: eine erste Ausgestaltung eines Reinluftsystems weist ein allgemein rechteckiges Gehäuse 10 auf, das an einer Decke befestigt ist und in Form und Größe ungefähr einem unter ihm liegenden reinen Bereich 12 entspricht. In dieser betreffenden Ausgestaltung wird das Gehäuse 10 mit Hilfe eines Lüfters 14, der Luft durch eine Filterbaugruppe 18 leitet, mit Luft versorgt. Es kann aber jede Anordnung zum Erzeugen einer Reinluftausgabe verwendet werden. Die Reinluft wird in der Form einer allgemein nach unten gerichteten Luftströmung durch einen rechteckigen Auslaß in der Form eines perforierten Schirms 19 (dessen ein Teil in Fig. 2 abgebildet ist) ausgelassen.
Am unteren Rand entlang jeder Seite des Gehäuses 10 ist eine Coanda-Effekt-Vorrichtung angeordnet. Wie in Fig. 3 am besten zu sehen ist, weist jede Coanda-Effekt- Vorrichtung 20 eine längliche Plenumkammer 21 auf, die von einem geformten, allgemein rechteckigen Plenumgehäuse 22 gebildet wird, das durch Schrauben 23 oder andere geeignete Befestigungsmittel am Gehäuse 10 befestigt ist. Das Plenumgehäuse ist nach unten offen und die Plenumöffnung nimmt ein Coanda-Oberflächenelement auf, das praktischerweise die Form einer Röhre 24 mit einem Durchmesser von 100 mm hat, die luftdicht an der inneren Stirnseite des Plenumgehäuses 22 befestigt ist, z.B. mit Hilfe von Befestigungselementen (nicht abgebildet).
In dieser Ausgestaltung ist die Röhre 24 so angeordnet, daß sich ihre Längsachse ungefähr 12 mm unter dem unteren Rand des Gehäuses 10 befindet, dieser Abstand kann aber den jeweiligen Umständen angepaßt werden. Die Röhre 24 ist auch um einen Abstand von ungefähr 1,25 mm vom Gehäuse beabstandet, um an jedem Rand des Gehäuses 10 entlang einen Längsspalt 28 zu ergeben. Der Spalt 28 wird mit Hilfe von 1,25 mm dicken und 5 mm breiten Beilagen 30 (siehe Fig. 4), die alle 100 mm an der Oberfläche der Röhre 24 befestigt sind, auf einem voreingestellten Abstand gehalten. Jedes Plenum wird außerdem über ein Filter 16 von einem Gebläse 32 mit Druckluft versorgt. In den Zeichnungen ist nur ein Gebläse abgebildet. In der Praxis kann jede Coanda-Effekt-Vorrichtung 20 ihr eigenes Gebläse 32 haben oder ein einzelnes Gebläse 32 kann alle Coanda-Effekt- Vorrichtungen versorgen. Stattdessen kann auch der Lüfter 14 das bzw. die Gebläse 32 ersetzen und die Coanda-Effekt- Vorrichtungen über das Filter 16 mit Luft versorgen. Es ist nicht vorgeschrieben, daß die Coanda-Effekt-Vorrichtungen mit gefilterter Luft versorgt werden, wenn sie es aber werden, ist der reine Bereich größer.
Im Gebrauch wird der Lüfter 14 eingeschaltet, der einen allgemein nach unten gerichteten Strom gefilterter Luft mit einem weitgehend einheitlichen Geschwindigkeitsprofil liefert, was einen reinen Bereich 12 zur Folge hat. Falls vorhanden, wird bzw. werden auch das bzw. die Gebläse 32 eingeschaltet. Die Bauweise der Coanda- Effekt-Vorrichtungen 20 bewirkt einen tangentialen Luftstrom, der sich an der gekrümmten konvexen Oberfläche jeder Röhre 24 vorbeibewegt. Aufgrund des Coanda-Effekts legt der Luftstrahl stark an die Oberfläche der Röhre 24 an und folgt ihrem Profil beträchtlich weit. Dadurch wird an der Oberfläche der Röhre 24 eine Saugwirkung induziert und außerdem oberstromige umgebende Luft mitgerissen. Am Umkreis des Reinluftsystems produzieren die Coanda-Effekt- Vorrichtungen daher einen nach außen gerichteten Luftstrom einschließlich einen Teil der Reinluft, die aus dem Auslaß 19 des Gehäuses ausgelassen wird.
Am Umkreis des Reinluftsystems gibt es daher einen beträchtlichen von den Coanda-Effekt-Vorrichtungen 20 bewirkten, nach außen gerichteten Luftstrom, der die Kontamination der reinen Luft mit äußerer ungefilterter Luft weitgehend reduzieren oder sogar ausschließen kann, da der Luftstrom nach außen eine nach außen gerichtete Strömung erzeugt, die äußere Luft überwinden muß, um in den reinen Bereich einzudringen.
Darüberhinaus wird durch Regeln und Lenken des tangentialen Strahls auch der nach außen gerichtete Luftstrom aus dem Reinluftsystem geregelt und gelenkt und bewirkt eine Vergrößerung des reinen Bereichs.
Fig. 5 zeigt eine zweite Ausgestaltung, bei der es sich um eine Modifikation der ersten Ausgestaltung handelt. Das Gehäuse 10 ist mit dem der ersten Ausgestaltung identisch, ist aber zusätzlich an jeder Seite entlang mit einer sich nach unten erstreckenden planen Wand 34 versehen. Die Coanda-Effekt-Vorrichtungen 20 sind daher an der Außenseite der Wände 34 anstatt angrenzend an den Auslaß 19 am Gehäuse befestigt. Durch Bereitstellen der sich nach unten erstreckenden Wände, die vorzugsweise ungefähr in Kopfhöhe (z.B. 2,00 m) enden, wird die Wahrscheinlichkeit der Kontamination durch unreine Luft verringert und ermöglicht, daß der Coanda-Effekt weiter unten stattfindet.
Die Ausgestaltung von Fig. 6 ist der Ausgestaltung von Fig. 5 sehr ähnlich, außer daß eine Seite des Gehäuses 10 an eine Wand W anstößt. Coanda-Effekt-Vorrichtungen 20 sind daher nur an den restlichen drei Seiten vorhanden, da aufgrund der Wand W an der vierten Seite entlang kein nach außen gerichteter Luftstrom möglich ist. Diese Ausgestaltung könnte auch die Modifikationen der zweiten Ausgestaltung beinhalten, nämlich die sich nach unten erstreckenden Wände 34.
Die Erfindung ist nicht auf die Details der vorhergehenden Ausgestaltungen beschränkt. Beispielsweise muß die Vorrichtung zum Erzeugen reiner, gefilterter Lut nicht die gleiche wie die beschriebene sein, sondern kann jedwede Anordnung sein, die einen Strom reiner, gefilterter Luft produziert. Darüber hinaus kann trotzdem, daß die Geschwindigkeit der ausgelassenen reinen Luft in den erläuterten Ausgestaltungen weitgehend konstant ist, wenn erwünscht, ein Differential-Geschwindigkeitsprofil (z.B. wie in unserem "EXFLOW"-System) in Kombination mit den Coanda-Effekt-Vorrichtungen, wie beschrieben, verwendet werden.
Auch muß die gekrümmte Oberfläche nicht von einer Röhre 24 gebildet werden, da nur ein Teil der Oberfläche der Röhre für den Coanda-Effekt verantwortlich ist. Die Röhre 24 kann daher durch einen profilierten Abschnitt ersetzt werden, der die erforderliche Materialmenge minimiert.

Claims

1. Reinluftsystem, umfassend Reinlufteinrichtungen (14, 18) zum Erzeugen eines Stroms reiner Luft und zum Auslassen der Reinluft aus einem Auslaß (19) auf einen reinen Bereich (12) zu, gekennzeichnet durch eine angrenzend an die Reinlufteinrichtungen angeordnete Coanda-Effekt-Vorrichtung (20) zum Induzieren einer vom Strom reiner Luft weggerichteten Luftbewegung.

2. Reinluftsystem nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Teil des Umkreises des Auslasses (19) mit einer Coanda- Effekt-Vorrichtung (20) versehen ist.

3. Reinluftsystem nach Anspruch 2, wobei im wesentlichen der ganze Umkreis des Auslasses (19) mit einer Coanda- Effekt-Vorrichtung (20) versehen ist.

4. Reinluftsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Reinlufteinrichtungen eine Umfangswand (34) aufweisen, die sich vom Umkreis des Auslasses nach unten erstreckt, und die Coanda-Effekt-Vorrichtung (20) an einem unteren Rand der Umfangswand angeordnet ist.

5. Reinluftsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Coanda-Effekt-Vorrichtung eine Plenumkammer (21) aufweist, die außen an den Reinlufteinrichtungen angebracht ist und eine profilierte konvexe Oberfläche (24) enthält, die durch einen Spalt (28) vom Äußeren der Reinlufteinrichtungen beabstandet ist, durch den durch Aufbringen von Luftdruck auf die Plenumkammer ein Luftstrahl geblasen wird.

6. Reinluftsystem nach Anspruch 5. das eine Umfangswand (34) beinhaltet, die sich vom Umkreis des Auslasses nach unten erstreckt, wobei die Plenumkammer (21) mit der Wand verbunden ist und der Spalt (28) zwischen der profilierten konvexen Oberfläche (24) und der Wand definiert wird.

7. Reinluftsystem nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei sich die profilierte konvexe Oberfläche (24) unter der Höhe des Auslasses (28) oder der untersten Höhe der Wand (34) erstreckt.

8. Reinluftsystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die konvexe Oberfläche eine in der Plenumkammer befestigtes Röhre oder Rohr (24) aufweist.

9. Reinluftsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine gemeinsame Druckluftquelle (14) aus dem Auslaß (19) auf die reine Luft zu und aus der Coanda-Effekt- Vorrichtung (20) ausgelassen wird.

10. Reinluftsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das eine erste Quelle (14) von aus dem Auslaß (19) auszulassender Druckluft und eine zweite Quelle (32) von aus der Coanda-Effekt-Vorrichtung (20) auszulassender Druckluft beinhaltet.

11. Reinluftsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Coanda-Effekt-Vorrichtung einen nach außen gerichteten Luftstrahl erzeugt, der einen Teil der aus dem Auslaß ausströmenden reinen Luft mitreißt.

12. Reinluftsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Größe und Form des Auslasses im allgemeinen der Größe und Form des reinen Bereichs entspricht.