DE8408469U1 - Reinraumtechnische laborkabine - Google Patents

Description

Helmut DaIk Ing. ·!.'..' '··'Birkenällee 28

2408 Timmendorfer Strand

Jürgen Schramm Ing. Ifflandstfaße 10

2000 Hamburg 76

Datum: 12.07.1984

Reinraumtechnische Laborkabine

Diese Neuerung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung für Arbeiten unter C Reinraumbedingungen gemäß VDI - Richtlinie 2083, sie betrifft insbesondere eine " reinraumtechnische Laborkabine " mit LUftungsteil, Kapelle und Unterteil, das Lüftungsteil mit Zuluftventilator und mit den Kapellenquerschnitt überdeckendes Luftfilter und mit Anschlußstutzen und Umluftklappe zu dem auf der Rückseite geführten Umluftkanal, die Kapelle mit einer Frontscheibe, mit Arbeitsplatte und mit über die gesamte Breite der Arbeitsplatte eingebrachte vordere und hintere Abluftschlitze» mit Unterteil mit Abluft-/Umluftquerschnitt überdeckende Filter zu den auf der Rückseite getrennt herausgeführten Abluft - / und Umluftkanälen. Zur Vereinfachnung wird diese Beschreibung als "Laborkabine" bezeichnet.

ξ Im Bereich von chemischen, pharmazeutischen und biologischen Tätigkeiten sind Laboratoriums-Kapellen als Arbeitsplätze bekannt. Diese bestehen im allgemeinen aus einem Arbeitsplatz in einem Gehäuse mit gewichtsentlasteter Frontscheibe. In der Regel sind diese in das Lüftungssystem des Laboratoriums integriert. Über einen immer offenen Schlitz zwischen Frontscheibe und Arbeitsplatte wird dabei die Laborlüftung geführt. Nach VDI-rRichtlinie 2083 sind ähnlich eingerichtete Reine Werkbänke bekannt, die über den gesamten Querschnitt der Arbeitsfläche eine turbulenzarme Verdrängungsströmung aufbauen. Mit dieser Art von Luftströmung wird im Arbeitsbereich ein Reinheitszustand geschaffen, der ein Arbeiten unter großer Reinheit gestattet. Derartige Werkbänke sind aber als Laborabzüge ungeeignet, da diese ausschließlich als Zuluft — und Abluftanlage arbeiten.

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Sie haben außerdem nach dem Ausschalten der eigenen Lüftung am Lufthaushalt des Laboratoriums keinen Anteil mehr· Bei einem Zwischenfall können die freigesetzten Dämpfe oder Nebel nicht mehr abgeführt werden« Da diese über längere Zeit als Nebel dampfförmig im Filter abgeschiedenen Stoffe noch wirksam bleiben und in der Umluft auftreten, ist eine beschleunigte Abfuhr und wirksame Gasadsorption im oder aus dem Arbeitsbereich eine dringliche Notwendigkeit.

Hier setzt die Neuerung an. Der Aufgabenstellung lag die Schaffung einer Laborkabine zugrunde« die mit reduzierter Abluftmenge sowohl den Anforderungen der Laboratoriumstechnik hinsichtlich einer Absaugung und einer Integration in das vorhandene Lüftungssystem gerecht wird, als auch die Bedingungen des REINEN Arbeitens erfüllt. Die Laborkabine soll darüberhinaus leicht montierbar und wirtschaftlich herstellbar sein. Ein Transport über enge Gänge und durch schmale Türen muß gewährleistet bleiben.

Auflagen wie Emissionsgesetze und Erlasse, MAK-Verordnungen und die meistens über die Maßen belastete externe Labor-Luftversorgung fanden Berücksichtigung. Material und Ausstattungsmöglichkeiten sollten die anfallenden Manipulationen und Arbeiten im chemischen, pharmazeutischen und biotechnologischen Bereich ermöglichen; dauerhafte Dekontamination und Desinfektion durch Verwendung hochwertiger Edelstahle oder Kunststoffe sichern hier auch die "Richtlinien zum Schutz vor Gefahren durch in-vitro neukombinierte Nukleinsäuren" ab. Hier wird davon ausgegangen, daß diese Richtlinien auch im Bereich der Industrieforschung und in den sonstigen betroffenen Anwendungsgebieten im Wege der erklärten Selbstbindung eingeführt werden. Diese "Laborkabine" stellt ein System hoher Sicherheitsvorkehrungen vor und wird tiberall dort in den Laboratorien Verwendung finden, wo der Experimentator und der Arbeitsprozeß geschützt und wo die Abluft gereinigt in die Umluftverwendung der "Laborkabine" oder gereinigt in die Hausentsorgung bzw. direkt in die Atmosphäre gelangen soll.

Durch diese Neuerung wird es möglich, energiesparend mittels der gereinigten Umluft eine über Filter geführte und stabilisierte turbulenzarme Verdrängungsströmung durch den Arbeitsbereich zu führen, wobei ein Teil der Luft über das Vorfilter und absaugseitiger

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Gasreinigungsstufe wiederverwendbar abströmen kann. Der andere Teil abströmender Luft wird über die hintere Schlitzabsaugung durch den Abluftventilator dem externen Entsorgungssystem zugeführt. Dieser Anteil möglicher schädlicher Abluft kann zusätzlich über die Filter und Gasadsorption gereinigt an die Atmosphäre abgegeben werden. Es ist damit gewährleistet, daß trotz abgeschalteter Luftströmung über den geöffneten Abluftkanal eine Entsorgung der "Laborkabine" sichergestellt bleibt, weil dieser Abluftkanal im externen Lüftungssystem integriert ist« Bei spaltweise geöffneter Frontscheibe wird zusätzlich eine Zwangsentlüftung des Laborraumes mitbewirkt. Dieser generelle Betriebszustand einer "Laborkabine" für Umluft - Abluft - Betrieb garantiert in klassischer Weise die Durchspülung mit Filter gereinigter Luft in vertikaler Strömung.

Der stufenlos regelbare Zuluftventilator saugt über die vordere Schlitzabsaugung unterhalb der Arbeitsplatte den restlichen Abluftanteil ttit einem Frischluftanteil über die spaltweise geöffnete Frontscheibe an und führt diese Luftmengen über die Filter in den rückwärtigen Umluftkanal zum oberen Saugraum. Über geöffnete Zuluftklappen läßt sich diese vorgereinigte Umluft im Saugraum nochmals aufbessern und wird danach erneut über Luftfilter im Lüftungsteil der Kapelle zugeführt. Bei diesem Verfahren bildet sich an der spaltweise geöffneten Frontscheibe ein Luftschleier aus, der so ein Austreten »on prozeßbedingten Verunreinigungen in den Laborraum verhindert.

Bei reinem Abluft-Betrieb sind die Zuluftklappen geöffnet und die Umluftklappe geschlossen. Der Zuluftventilator saugt aus der Hausanlage oder dem Laborraum die benötigte Luftmenge an und drückt diese über Filter in die Kapelle. Wenn die Frontscheibe bei diesem Prozeß geöffnet bleiben soll, so saugt der Abluftventilator über die vorderen und hinteren Schlitzabsaugungen beide Luftströme -auch die aus dem Laborraum eintretende LABOR-Luft - in den Abluftkanal zur Abführung in die Entsorgung.

Bei einem Ausfall des Zuluftventilators oder bei einem anderen Zwischenfall kann die in der Rückwand der Kapelle befindliche Überströmöffnung durch externen Eingriff geöffnet werden.

Mit diesem Vorschlag zur Ausgestaltung erfolgt eine widerstandsärmere und intensive Absaugung der Kapelle durch das hauseigene Lüftungssystem. Diese Maßnahme ist auch gerade dann wirksam, wenn der Abluftventilator ausgefallen ist und eine schnelle Entsorgung der Kapelle notwendig wird. Diese Einrichtung kann bevorzugt automatisiert werden.

In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, die Arbeitsplatte mit einen umlaufenden erhöhten Rand zu versehen, um so ein Ausfließen von Flüssigkeiten in den unteren Bereich zu verhindern, ein Überfließen durch die Abluftschlitze zu vermeiden. Darüberhinaus wird vorgeschlagen, unterhalb der Arbeitsplatte eine Auffangwanne zu installieren, um ein Eintreten von Flüssikeiten in die UmlufWund ( ) Abluftkanäle zu unterbinden. Diese zweite Sicherheitsstufe zum Auffangen übergelaufener Flüssigkeit wird bevorzugt mit einer Entsorgung versehen.

Weiter wird vorgeschlagen, daß die Führungen der Frontscheibe dichtschließend ausgebildet werden und somit ein Eindringen von Laborluft in die Kapelle verhindern. In einer bevorzugten Ausführung wird vorgeschlagen, die Frontscheibe mit einer stufenlosen Verstellbarkeit zu versehen. Dadurch ist es möglich, nur über einen Spalt der angehobenen Frontscheibe die Lüftungsverhältnisse exakt zu definieren. Es wird vorgeschlagen, die Frontscheibe mit Eingriffsöffnungen zu versehen, wobei auch eine Einschiebeplatte mit Handschuhstulpen Verwendung finden kann, um so ein geschütztes Eingreifen in die Kapelle zu ermöglichen.

In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, im oberen Bereich des Unterteils das Tableau für Schalt-Überwachungs-und Steuereinrichtungen zu installieren. Hierdurch wird in Höhe der Arbeitsplatte ein schnelles Erfassen und Bedienen der Einrichtungen sichergestellt. In einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, in ent" sprechenden Abständen oberhalb und unterhalb der Frontscheibe Kontakte anzubringen, die optische und akustische Signale auslösen und eine Überwachung der Frontscheiben-Stellung ermöglichen. Das unkontrollierte Austreten gefährlicher und schädlicher Verunreinigungen aus der Kapelle sowie die Reinheit innerhalb der Kapelle könnte mit dieser Einrichtung unterbunden werden.bzw. sichergestellt sein.

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Diese Neuerung " Reinraumtechnische Laborkabine " wird anhand der Figuren 1, 2, 3 und 4 beispielhaft dargestellt. Dabei zeigt:

Figur 1 eine Frontansicht, je zur Hälfte aufgeschnitten, mit Lüftungsteil, Kapelle und Unterteil,

Figur 2 einen Seitenschnitt mit der Primärfunktion " Abluftbetrieb ",

Figur 3 einen Seitenschnitt mit der Primärfunktion " Umluft - Abluftbetrieb " ,

Figur 4 eine detaillierte Saitenansicht.

Die Figur 1 zeigt das Lüftungsteil, die Kapelle und das Unterteil. Die Einbauten im Luftungsteil sind durch die abnehmbaren Rahmenbleche teilweise sichtbar und zugängig gemacht. Dies sind einzeln das Vorfilter (4), die Zuluftklappen (5),steuerbar, die Umluftklappe (7) mit Stutzen zum Umluftkanal, steuerbar, mit einmündendem Umluftkanal (28), der Saugraum (6) mit Zuluftventilator; Filter (8) mit Abdeckgitter (8.1) und Lichtleiste (9) grenzen querschnittUberdeckend das LUftungsteil (1) zur Kapelle (2) ab. Die Kapelle wird von den Seitenwänden, der Rückwand (31), der Frontscheibe und der Arbeitsplatte ausgebildet. In der Rückwand (31) ist die E.-Versorgung (18) als doppelte Schuko-Dose erkennbar. Die Überströmöffnung (12) sowie die Medienanschlüsse (IS, 16) komplettieren die Rückwand-Einbauten. Die Frontscheibe (10) mit den Eingrifföffnungen (17) wird in der Führung (19) stufenlos, höhenverstellbar gehalten. ( Auch Figur 4 ). Figur 1 und 4 zeigen die Arbeitsplatte (25), die darin eingebrachten Abluftschlitze (25.2) sowie den umlaufenden, erhöhten Rand (25.1)· Die Auffangwanne (11) ist mit den Luft-Umleitblechen, den Medienanschlüssen (15,16) und dem dargestellten Ablaufbecken (22 = bei Wasserversorgung) und der Becken~/Auf£angwannen-Entsorgung(22.1) (auch Figur 4) skizziert.

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Figur 1 und 4 zeigen gemeinsam das Unterteil (3) mit den Einbauten - im oberen Bereich unterhalb der Arbeitsplatte (25)-das Tableau (21) mit den Betätigungs- und Kontrollorganen für die Steuerung und Überwachung der "Laborkabine" insgesamt. Nicht dargestellt befinden sich hier auch die Steuerungen für die Umluftklappe (7), die Ventilklappe für die Überströmöffnung (31) und für die Klappen der unteren Öffnungen für Abluft und Umluft. Ein "NOT/AUS-Schalter" ist ebenfalls vorhanden. Die verstellbaren Füße (23) in der Rahmenkonstruktion (26) dienen dem Ausnivellieren der gesamten "Laborkabine". Mit den Filtern (13,14) ist die Umluft-/und/oder Abluft-Reinigungsstufe, querschnittüberdeUrend vor den abführenden Kanälen (28, 29) (=auch Figur 2 und 3) dargestellt.

Wesentlich für die erzielbare Reinheit sind neben den Qualitäten der Filter (8) und (14) - (Figur 1 + 4) - hier werden Hochleistungs-Schwebstoff - Filter und für Vorfilter (4) und(13) die Klasse B eingesetzt - auch deren dichter Einbau. Hier wird über nicht dargestellte Anpreßvorrichtungen mit umlaufenden Dichtungen gegen einen umlaufenden Rahmen konstruktiv die notwendige Anpressung erreicht.

Bsi bevorzugter Ausgestaltung der "Laborkabine" mit einer Gasadsorption werden in Kombination mit Hochleistungs-Schwebstoff-Filter und AKTIV-Kohle-Filter die erforderlichen Leistungen hergestellt. Die in Figur 1+4 im Unterteil (3) dargestellten Positionen (13, 14 ) entsprechen der geschilderten Kombination : Gasadsorption.

In Figur 2+3 werden die möglichen Luftführungen dargestellt. Hier nimmt der Abluftventilator, stufenlos regelbar ( 27 ) eine wichtige Position ein. Er kann je nach baulichen Erfordernissen, direkt an den abluftführenden Kanal (29) aufgeflanscht werden. Die Saugleistung des Abluftventilators (29) garantiert die schnelle Entsorgung der verunreinigten oder abzuführenden Luft aus dem unteren Bereich der Kapelle (2) und aus dem Unterteil (3) selbst. Eigur 2 zeigt die Stellung der steuerbaren Zuluftklappen (5) in der Position "offen". Hier wird der "Abluftbetrieb" schematisch veranschaulicht.

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Figur 3 zeigt die Zuluftklappen (5) "geschlossen". Bei diesem klassischen " Umluft - Abluft - Betrieb " wird anteilig über die angehobene Frontscheibe (10) die Umluft gereinigt über die geöffnete Umluftklappe (7) in den Saugraum (6) geführt, während die anteilige Abluft direkt über die hintere Schlitzabsaogung (Abluftschlitze 25.2.) dem Abluftkanal (29) zum Abluftventilator (27) zugeführt wird.

Mit dieser neuerungsmäßigen Gestaltung einer "Reinraumtechnischen Laborkabine" wird ein Arbeitsplatz geschaffen, an dem reine Arbeitsbedingungen im Sinne der VDI 2083 herrschen, wobei gleichzeitig eine "reine Werkbank" im Sinne der VDI auch als Laborabzug ausgebildet ist. (~} Dabei ist wesentlich, daß bei Ausfall des Zuluftventilators oder auch bei Eintritt eines anderen gefährlichen Zwischenfalls im Arbeitsbereich - in der Kapelle - die ENTSORGUNG gewährleistet bleibt. In diesem Falle wird die gesamte Abluft über die hintere Schlitzabsaugung und über die Überströmöffnung vom Abluftventilator oder / und von der Hausentsorgung extern abgeführt. Hier strömt die abzuführende Luft nicht mehr über stromungswiderständige Filter, sondern wiii direkt und mit hohem Volumen in den Abluftkanal befördert.

Diese "Reinraumtechnische Laborkabine" kann in Edelstahl oder Kunststoff ausgebildet werden.

Claims (1)

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   Helmut DaIk Ing.

   2408 Timmendorfer Strand

   Jürgen Schramm Ing. Ifflandstraße 10

   2000 Hamburg 76

   Datum: 12.07.1984

   Schutzansprüche

   Vorrichtung für Arbeiten unter Reinraumbedingungen mit Reinheit Klasse 3 nach VDI 2083 und mit Geräuschklasse nach VDI 2081 als "reinraumtechnische Laborkabine"

   mit Lüftungsteil (1), Kapelle (2) und Unterteil (3),
   das Lüftungsteil (1) mit Zuluftventilator (24), mit den Kapellenquerschnitt überdeckendes Luftfilter (8), mit Anschlußstutzen
   und Umluftklappe (7) zu dem auf der Rückseite getrennt geführten Umluftkanal (28)?

   die Kapelle (.2) mit einer Frontscheibe (10), mit Arbeitsplatte (25), mit über die gesamte Breite der Arbeitsplatte (25) eingebrachte vordere und hintere Abluftschlitze (25.2);

   das Unterteil (3) mit Abluft -/ Umluftquerschnitt überdeckende
   Filter (13,14) zu den auf der Rückseite getrennt herausgeführten Abluft - (29)/und Umluftkanal (28), dadurch gekennzeichnet, daß das Lüftungsteil (1) auf die Kapelle (2) aufsetzbar ist, durch die Rückwand (31) von den umluft - und abluftseitigen Kanälen dicht abgetrennt ist und daß in der Rückwand (31) zum abluftführenden Kanal (29) eine Überströmöffnung mittels Ventilklappe (12) verschließbar vorgesehen ist.

   Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß eine
   steuerbare Umluftklappe (7) zwischen Saugraum (6) und Zuluftventilator ( 24) vorgesehen ist.

   Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Frontscheibe (10) stufenlos verstellbar ist.

   Vorrichtung nach Anspruch 1+3 dadurch gekennzeichnet, daß die Frontscheibe (10) mit Eingriffsöffnungen (17) versehen ist.

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   5. Vorrichtung nach Anspruch 1,3 + 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffsöffnungen (17) mit verschiebbaren Scheiben versehen sind.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 1,3,4 + 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Frontscheibe (10) mit einer Handschuhstulpe versehenen Einschiebeplatte für die Eingriffsöffnungen (17) ausgebildet ist.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsplatte (25) einen umlaufenden erhöhten Rand (25.1) aufweist.

   ^K.J 8. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der vorderen und hinteren Abluftischlitze (25.2) eine Auffangwanne (11) vorgesehen ist.

   9. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß in der

   Frontseite im Unterteil (3) in Höhe der Arbeitsplatte (25)

   ein "Schalt-, Überwachungs- und Steuereinrichtungs-Tableau (21) eingerichtet ist.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß in der Rückwand (31) die Ventilklappe 12 steuerbar ist.

   .. < 11. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß im Unterteil (3) die Abluft-/ Umluftklappe steuerbar ist.

   12. Vorrichtung nach Anspruch 1-11 dadurch gekennzeichnet, daß die " reinraumtechnische Laborkabine als TISCH-Modell ausgebildet werden kann.

   13. Vorrichtung nach Anspruch 1-11 dadurch gekennzeichnet, daß die " reinraumtechnische Laborkabine"als TIEF-Modell ausgebildet werden kann.

   14. Vorrichtung nach Anspruch 1-11 dadurch gekennzeichnet, daß die "reinraumtechnische Laborkabine" als BEGEH3ARES-Modell ausgebildet werden kann.

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