EP1188994A1

EP1188994A1 - Kanal für Reinstluftbedingungen

Info

Publication number: EP1188994A1
Application number: EP01122281A
Authority: EP
Inventors: Alfred Schneider Dr.
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-09-19
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2002-03-20
Also published as: DE10046200C1

Abstract

Ein Kanal für Reinstluftbedingungen weist eine gehäuseartige, einen Arbeitsraum (8) einschließende Kanalwandung (2) und einen darin über den Arbeitsraum (8) laminar geführten Reinstluftstrom (18) auf. Der Arbeitsraum (8) ist über eine Öffnung (7) in der Kanalwandung (2) zugänglich. Es ist ein laminarer Schutzstrom (27) aus Reinstluft vorgesehen, der den Reinstluftstrom (18) zumindest auf der Öffnung (7) in der Kanalwandung (2) zugekehrten Seite umgibt. Der Reinstluftstrom (18) und der Schutzstrom (27) sind mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und/oder Richtungen unter Ausbildung einer von Wirbeln (35) durchsetzten Grenzschicht (34) im Kanal (1) geführt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Kanal für Reinstluftbedingungen, mit einer gehäuseartigen, einen Arbeitsraum einschließenden Kanalwandung und mit einem darin über den Arbeitsraum laminar geführten Reinstluftstrom, wobei der Arbeitsraum über eine Öffnung in der Kanalwandung zugänglich ist. Kanäle dieser Art werden benötigt, um Arbeiten, insbesondere Untersuchungen und Präparationen, unter Reinstluftbedingungen durchzuführen. Dabei werden an die Reinheit der Luft hohe und höchste Ansprüche gestellt. Die Luft muß frei von Verunreinigungen sein, d. h. die in der Luftströmung unvermeidbar enthaltenen oder eingebrachten Verunreinigungen dürfen gewisse Grenzwerte nicht überschreiten, um das Arbeitsergebnis nicht zu gefährden. Kanäle dieser Art schließen einen Arbeitsraum ein, d. h. an einer Stelle des Kanals ist ein Arbeitsraum, oft eine Bank, gebildet, bzw. vorgesehen, auf der die entsprechenden Arbeiten durchgeführt werden können. Die Kanäle können unterschiedlich groß gestaltet sein.

Die Kanäle können innerhalb eines Raumes vorgesehen sein, also Teil eines Raumes bilden. Es ist aber auch möglich, daß solche Kanäle die Größe von Räumen annehmen, in denen gearbeitet wird. Letzteres gilt insbesondere für die Chip-Fabrikation.

Ein Kanal der eingangs beschriebenen Art ist aus einem Prospektblatt der PicoTrace GmbH "Safety-Clean Air-Cabinets RLK", 01.10.1999 bekannt. Innerhalb eines Kanals ist ein Arbeitsraum gebildet, der von einem horizontal gerichteten laminaren Reinstluftstrom überströmt wird. Der Arbeitsraum in dem Kanal ist über eine Öffnung in der Kanalwandung zugänglich. Der Kanal verfügt bzw. ist an entsprechende Vorrichtungen zur Bereitstellung von Reinstluft angeschlossen. Diese Vorrichtungen weisen in der Regel Vorfilter, Hauptfilter, Gebläse für den Antrieb des gebildeten Reinstluftstromes sowie Ventile und andere Absperreinrichtungen auf. Kanäle dieser Art werden insbesondere für die Ultraspurenanalyse eingesetzt. Es können damit Elemente und Isotope unter Reinstluftbedingungen untersucht werden. Dennoch läßt sich die Kontamination nicht vollständig vermeiden, sondern nur bis zu verschiedenen Reinheitsgraden aufrechterhalten. Verunreinigungen werden durch die Umgebungsluft mit eingetragen, insbesondere auch durch die den Kanal umgebende Luft in einem Labor. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn in dem Labor mit Säuren gearbeitet wird. Säuredämpfe führen zur Korrosion von Metallen und anderen Materialien in dem Labor, wodurch eine Kontaminationslawine ausgelöst wird. Auch durch die im Labor arbeitenden Menschen wird trotz Einsatz von Schutzkleidung und Verwendung von Handschuhen kontinuierlich Verunreinigung freigesetzt und in den Kreislauf eingeführt.

Kanäle für Reinstluftbedingungen sind des weiteren in der Veröffentlichung "A clean labratory for ultralow concentration heavy metal analysis" C.F. Boutron, Fresenius J. Anal Chem (1990) 337; 482 - 491 oder auch durch die Veröffentlichung "The ultra-clean chemical labratory (UCCL) at the Institute for Reference Materials and Measurements (IRMM)", veröffentlicht in Fresenius J. Anal Chem (1997) 357; 359 - 363 beschrieben. Dabei geht es insbesondere darum, Reinstluftbedingungen in Arbeitsräumen zu erzeugen, so daß der gesamte Arbeitsraum einen Kanal bildet. Die Reinstluft wird von einer entsprechenden Reinstluftquelle mit Ventilatoren, Vor- und Hauptfiltern zur Verfügung gestellt und überströmt einen Arbeitsplatz oder Arbeitsraum, meist in Form einer Bank. Es können verschiedene Arbeitsplätze unterschiedlichen Reinheitsgrades geschaffen werden. Es sind auch bereits Ventilatoren zum Absaugen der Luft aus solchen Arbeitsräumen bekannt, die üblicherweise als separate Elemente eingesetzt werden. Damit wird der Arbeitsraum von immer wieder neu bereitgestellter und gereinigter Reinstluft überströmt. Es ist aber auch bereits bekannt, einen Teil der Reinstluft im Kreislauf zurückzuführen und so mehrfach über den Arbeitsraum strömen zu lassen. Die Strömung wird laminar eingestellt, d. h. es ergeben sich ausgeprägte nebeneinanderliegende Strömungspfade in der Reinstluftströmung in Strömungsrichtung. Da durch das Arbeiten kontinuierlich Kontamination entsteht, erfolgt durch die Rückführung der Strömung eine gewisse Anreicherung, da die Verunreinigung verursachenden Partikel und Moleküle nur teilweise abgeführt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kanal der eingangs beschriebenen Art aufzuzeigen, indem Reinstluftbedingungen leichter als bisher aufrechterhalten bzw. bereitgestellt werden können.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Kanal der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, daß ein laminarer Schutzstrom aus Reinstluft vorgesehen ist, der den Reinstluftstrom zumindest auf der der Öffnung in der Kanalwandung zugekehrten Seite umgibt, wobei der Reinstluftstrom und der Schutzstrom mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und/oder Richtungen unter Ausbildung einer von Wirbeln durchsetzten Grenzschicht im Kanal geführt sind.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, nicht nur wie bisher den Reinstluftstrom zur Verfügung zu stellen, sondern diesem Reinstluftstrom einen laminaren Schutzstrom zuzuordnen. Der Schutzstrom kann den Reinstluftstrom insgesamt einhüllen. Zumindest muß er eine Berührungs- oder Kontaktfläche zu dem Reinstluftstrom haben. Partikel und molekulare Luftbestandteile werden gehindert, sowohl von innen nach außen als auch von außen nach innen zu migrieren. Sinnvoll ist es, den Schutzstrom immer dort einzusetzen, von wo aus die Kontamination stattfindet, also insbesondere auf der Öffnung in der Kanalwandung zugekehrten Seite, durch die hindurch der im Kanal befindliche Arbeitsraum zugänglich wird. Dies gilt sowohl für Kanäle, bei denen die Bedienungsperson nur mit den Händen in den im Kanal befindlichen Arbeitsraum oder Arbeitsplatz eingreift. Beim Einführen der Hände durchdringen diese zunächst den Schutzstrom und reichen dann in den Reinstluftstrom ein, in welchem die entsprechende Untersuchung durchgeführt wird. Der Schutzstrom erfüllt während des Eingreifens die Funktion eines Spülstromes, d. h. Verunreinigungen, die mit den zu untersuchenden Proben, mit den Händen der Bedienungsperson usw. eingeschleppt werden, werden zumindest teilweise gelöst und von dem Schutzstrom hinweggetragen, so daß beim Eingreifen und Arbeiten im Arbeitsraum nur noch ein Teil der Verunreinigungen in den Reinstluftstrom eingetragen werden.

Entsprechendes gilt aber auch für Kanäle, die Raumgröße aufweisen und bei der sich die Bedienungsperson innerhalb des Kanales befindet. Auch hier wird ein laminarer Schutzstrom aus Reinstluft dem Reinstluftstrom zugeordnet. Der neue Kanal kann auch als Laborabzug eingesetzt werden.

Der Kanal ist so gestaltet und dimensioniert, daß im Betrieb der Aufbau eines laminaren Schutzstroms aus Reinstluft in Zuordnung zu dem Reinstluftstrom erfolgt. Der Schutzstrom umgibt den Reinstluftstrom zumindest auf der Öffnung in der Kanalwandung zugekehrten Seite. Der Reinstluftstrom und der Schutzstrom werden mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und/oder Richtungen unter Ausbildung einer von Wirbeln durchsetzten Grenzschicht im Kanal geführt.

Wichtig ist in allen Fällen, daß der laminare Reinstluftstrom und der laminare Schutzstrom mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und/oder Richtungen unter direktem Kontakt aneinander in Kanal geführt werden. Es bildet sich dann zwischen den beiden Strömungen eine von Wirbeln durchsetzte Grenzschicht aus. Die Wirbel in der Grenzschicht bilden eine Art Fänger für Verunreinigungen. In den Wirbeln findet eine Anreicherung der Verunreinigungen statt, so daß die übrigen Bereiche, insbesondere des Reinstlufstromes, von Verunreinigungen weitgehend freigehalten werden. Die in den Wirbeln der Grenzschicht gefangenen Verunreinigungen werden an dem Arbeitsplatz vorbeigeführt und teilweise mit dem Reinstluftstrom, teilweise mit dem Schutzstrom ausgetragen. Der Schutzstrom kann gleichgerichtet zum Reinstluftstrom erfolgen, d. h. beide Ströme weisen eine übereinstimmende Richtung auf. Zur Erzeugung der Wirbel in der Grenzschicht sind dann unterschiedliche Geschwindigkeiten erforderlich. Es ist aber auch möglich, den Schutzstrom in entgegengesetzter Richtung wie der Reinstluftstrom strömen zu lassen, so daß die Geschwindigkeitsunterschiede besonders groß werden. Dabei wird die Dicke der Grenzschicht angehoben und die Effektivität der Wirbel gesteigert. Aber auch in jeder anderen unterschiedlichen Strömungsrichtung zueinander, also beispielsweise bei horizontal geführtem Reinstluftstrom und vertikal geführtem Schutzstrom ergibt sich die von den Wirbeln durchsetzte Grenzschicht.

Für die Realisierung der beiden Luftströme ergeben sich verschiedene Möglichkeiten. Sinnvoll ist es, wenn getrennt steuerbare Antriebe für den Reinstluftstrom und für den Schutzstrom vorgesehen sind. Die getrennt steuerbaren Antriebe ermöglichen die genaue Einstellung einer gewünschten oder erforderlichen Geschwindigkeitsdifferenz und deren Aufrechterhaltung über die Arbeitszeit. Obwohl in aller Regel der Schutzstrom unter zumindest ähnlichen oder gleichen Reinheitsbedingungen wie der Reinstluftstrom zur Verfügung gestellt wird, besteht auch die Möglichkeit, als Schutzstrom einen Luftstrom vergleichsweise geringerer Reinheit einzusetzen.

Es ist auch möglich, daß ein gemeinsamer steuerbarer Antrieb für Reinstluft und Leitungen für die Aufteilung der Reinstluft in den Reinstluftstrom und den Schutzstrom vorgesehen sind. Die Reinstluft für beide Strömungen kann dabei von der gleichen Reinstluftquelle zur Verfügung gestellt werden, wobei dieser Luftstrom durch Leitungen in den Reinstluftstrom und den Schutzstrom aufgeteilt wird. Besonders einfach wird der Kanal in seiner Ausbildung, wenn in den Leitungen unterschiedliche Widerstände aufweisende und damit unterschiedliche Geschwindigkeiten verursachende Elemente vorgesehen sind. Damit läßt sich eine gemeinsame Zufuhr der Reinstluft an dem einen Ende des Kanals bewerkstelligen. Auch die gemeinsame Abfuhr am anderen Kanalende ist möglich. Die Aufteilung des Luftstromes in den Reinstluftstrom und den Schutzstrom erfolgt unmittelbar an dem stromauf des Arbeitsplatzes liegenden Endes des Kanals. Die unterschiedliche Geschwindigkeiten verursachende Elemente können aus unterschiedlich dimensionierten Geweben bestehen.

Der neue Kanal kann als Vertikalkanal oder als Horizontalkanal ausgebildet sein. Die betreffende Bezeichnung richtet sich in der Regel danach, in welcher Relativanordnung der Arbeitsplatz überströmt wird. Besonders sinnvoll ist es, wenn zumindest der den Arbeitsraum aufweisende Bereich des Kanals horizontal angeordnet ist und dort der Reinstluftstrom und der Schutzstrom horizontal gerichtet sind. Dies begünstigt das Arbeiten mit Stoffen, die in der Regel in Gefäßen im Arbeitsraum gehandhabt werden. Die Reinstluftströmung wird so über die Gefäße geführt, daß entstehende Dämpfe horizontal abgeführt werden, wobei die laminare Strömung möglichst wenig gestört wird. An den Auftreffstellen der Reinstluftströmung auf die Gefäße treten Winkel auf, die die Partikel zurücktragen. Dies steht im Gegensatz zu vertikalen Kanälen, bei denen die laminare Strömung des Reinstluftstromes auf die Stoffoberfläche prallt und in größerem Maße umgelenkt und damit in ihren laminaren Eigenschaften zerstört wird.

Insbesondere bei einem horizontalen Kanal empfiehlt es sich, wenn der Kanal an den beiden dem Arbeitsraum abgekehrten Bereichen Ein- und Auslaßquerschnitte für die Zu- und Ableitung des Reinstluftstroms und des Schutzstroms aufweist. Es versteht sich, daß diese Ein- und Auslaßquerschnitte nur bereichsweise vor und/oder hinter dem Arbeitsraum vorgesehen sind. Sie dienen nur dazu, den Reinstluftstrom und den Schutzstrom zu führen. Dort, wo die mit Wirbeln behaftete Grenzschicht eingesetzt wird, fehlt die Unterteilung dieser Ein- und Auslaßquerschnitte. So können die im Bereich der Ein- und Auslaßquerschnitte für die Zu- und Ableitung des Reinstluftstroms und des Schutzstroms vorgesehenen Trenn- und Leitwände zur Führung der laminaren Strömungen ausgebildet sein.

Die Öffnung in der Kanalwandung kann zumindest teilweise temporär verschließbar ausgebildet sein. Sinnvoll ist es, wenn die Öffnung in der Arbeitsstellung nur teilweise verschlossen wird, so daß ein Hindurchreichen mit den Händen in den Kanal ohne weiteres möglich ist, aber andererseits der Kanal weitgehend geschlossen ist, auch um den Schutzstrom möglichst wenig zu beeinträchtigen. Zum temporären Verschließen der Öffnung in der Kanalwandung kann ein manuell handhabbares Wandstück vorgesehen sein. Dieses manuell handhabbare Wandstück ist der Form der Kanalwandung angepaßt und ergänzt diese gleichsam.

Die Erfindung wird anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Darstellung des Kanals in einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2: einen Horizontalschnitt durch den Kanal gemäß Fig. 1 zur Verdeutlichung der Strömungen,
Fig. 3: eine ähnliche Darstellung wie Fig. 2, jedoch zur Verdeutlichung abweichend geführter Strömungen,
Fig. 4: eine perspektivische Darstellung des Kanals in einer zweiten Ausführungsform, und
Fig. 5: eine Einzelheit aus dem Kanal gemäß Fig. 4.

In Fig. 1 ist ein Kanal 1 dargestellt, der als Horizontalkanal ausgebildet ist. Es handelt sich um ein längliches Gehäuse mit Kanalwandungen 2. Der Kanal 1 kann auf eine Bank oder einen Tisch aufgestellt werden und dient der Untersuchung unter Reinstluftbedingungen, wobei die Bedienungsperson außerhalb des Kanals verbleibt und lediglich mit den Händen in den Kanal 1 eingreift, um die Arbeiten durchzuführen. Die Kanalwandung 2 besteht aus einer Bodenwandung 3, einer Deckenwandung 4 und zwei einander gegenüberliegend angeordneten Seitenwandungen 5 und 6. In der Seitenwandung 5 ist eine Öffnung 7 gebildet, durch die hindurch ein Arbeitsraum 8 im Innern des Kanals 1 zugänglich wird. Die bisher beschriebenen Kanalwandungen 2 sind luftundurchlässig ausgebildet und gegeneinander abgedichtet, mit Ausnahme der Öffnung 7.

An der einen Endseite des Kanals 1 ist eine Einströmkammer 9 vorgesehen bzw. angesetzt. Am anderen Ende des Kanals 1 befindet sich eine Ausströmkammer 10. Die Einströmkammer 9 und die Ausströmkammer 10 können übereinstimmend ausgebildet sein, wie dies aus Fig. 1 erkennbar ist.

Die Einströmkammer 9 ist durch eine Trennwand 11 luftdicht unterteilt. Diese Trennwand 11 setzt sich im Innern des Kanals in einer Leitwand 12 fort. Die Leitwand 12 ragt um ein gewisses Maß in den Arbeitsraum 8 ein, so wie es zur Führung der noch zu beschreibenden Durchströmung sinnvoll, jedoch für die durchzuführenden Arbeiten nicht hinderlich ist. Die Einströmkammer 9 ist außen luftdicht geschlossen ausgebildet. Lediglich eine Übergangswand 13, die den Übergang zwischen der Einströmkammer 9 und dem Kanal 1 bzw. dem Arbeitsraum 8 bildet, ist luftdurchlässig ausgebildet. Die Übergangswand 13 bildet bzw. definiert einen Einlaßquerschnitt 14.

In die Einströmkammer 9 ragt von außen ein erstes Rohr 15 ein, welches an eine Reinstluftquelle angeschlossen ist, über die Reinstluft gemäß Pfeil 16 dem Rohr 15 zugeführt wird. Das Rohr 15 weist im Innern der Einströmkammer 9 eine Anzahl Verteilungslöcher 17 auf durch die Reinstluft in dem einen durch die Trennwand 11 abgeschlossenen Teil der Einströmkammer 9 verteilt wird. Dabei wird angestrebt, die Luft gleichmäßig in der Einströmkammer 9 zu verteilen und als laminaren Reinstluftstrom 18 durch den Arbeitsraum 8 zu führen. Fig. 2 verdeutlicht durch eine feldmäßige Darstellung einer Vielzahl von Pfeilen diesen Laminar und über den entsprechenden Querschnitt verteilten Reinstluftstrom 18. Der Reinstluftstrom 18 erstreckt sich flächenmäßig entsprechend einer Größe des Einlaßquerschnittes 14 über den gesamten Arbeitsraum 8.

Die Ausströmkammer 10 ist ebenfalls durch eine Trennwand 11 unterteilt, die sich im Arbeitsraum 8 in Form einer Leitwand 12 fortsetzt. Auch hier ist eine luftdurchlässige Übergangswand 13 gebildet, deren Größe einen Auslaßquerschnitt 19 festlegt. In dem durch die Trennwand 11 abgetrennten Teil der Ausströmkammer 10 ist ein Rohr 15 vorgesehen, durch welches gemäß Pfeil 20 die Luft des Reinstluftstromes 18 abgeführt wird. Auch hier ist die Übergangswand 13 bzw. der Auslaßquerschnitt 19 luftdurchlässig ausgebildet, beispielsweise mit einem Gewebe abgedeckt. Auch das Rohr 20 weist Löcher 21 auf, durch die Reinstluft des Reinstluftstromes 18 abgeführt wird. Das Rohr 20 kann an einer Saugquelle angeschlossen sein.

Im Bereich der Ausströmkammer 10 ist durch die dortige Trennwand 11 eine Kammer 22 abgeteilt, in die ein Rohr 23 einragt, welches mit Löchern 24 versehen ist. Auch hier sind die Löcher 24 wieder so angeordnet und verteilt, daß eine möglichst gleichmäßige Luftzufuhr erfolgen kann. Das Rohr 23 ist an die gleiche oder eine andere Reinstluftquelle als die zuvor beschriebene angeschlossen und wird gemäß Pfeil 25 angeströmt. Auch dieser Teil der Ausströmkammer 10 besitzt eine Übergangswand 26, die luftdurchlässig ausgebildet ist, so daß hier der Anschluß an den Arbeitsraum 8 möglich ist. Auf diese Weise wird ein Schutzstrom 27 im Arbeitsraum 8 erzeugt, dessen Anordnung und Verteilung in Fig. 2 durch ein Feld zahlreicher Pfeile verdeutlicht ist.

Im Bereich der Einströmkammer 9 ist eine entsprechende Kammer 28 durch die Trennwand 11 abgeteilt. Auch in diese Kammer ragt ein Rohr 29 mit Löchern 30, so daß die Luft des Schutzstroms 27 gemäß Pfeil 31 hinweggeführt werden kann. Auch hier ist eine luftdurchlässig ausgebildete Übergangswand 32 vorgesehen, die einen entsprechenden Auslaßquerschnitt bereitstellt.

Fig. 2 zeigt einen Horizontalschnitt durch den Kanal 1 und dient insbesondere zur Verdeutlichung der Verteilung des Reinstluftstroms 18 und des Schutzstromes 27, die über die Höhe des Querschnittes des Kanals gleich ist. Sowohl bei dem Reinstluftstrom 18 wie auch bei dem Schutzstrom 27 handelt es sich um laminargeführte Strömungen. Auch dies wird durch die parallele Pfeildarstellung verdeutlicht.

Wichtig ist, daß der Schutzstrom 27 dem Reinstluftstrom 18 zugeordnet ist. Der Reinstluftstrom 18 kann von dem Schutzstrom 27 auf allen Seiten gehüllt sein. Das gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt die Anordnung des Schutzstroms 27 im Anschluß an die Öffnung 7 in der Seitenwandung 5, also genau auf der Seite, durch die die Bedienungsperson mit den Händen in den Arbeitsraum 8 eingreift, um im Reinstluftstrom 18 die betreffende Untersuchung durchzuführen.

Wichtig ist, daß der Schutzstrom 27 und der Reinstluftstrom 18 längs einer Kontaktfläche 33 direkt miteinander in Verbindung stehen bzw. aneinander angrenzen. Die Berührungs- oder Kontaktfläche 33 spannt sich zwischen den Leitwänden 12 der Einströmkammer 9 und der Ausströmkammer 10 auf. In der Kontaktfläche 33 sowie mit Ausdehnung über eine gewisse Tiefe entsteht eine Grenzschicht 34 mit ausgeprägten Wirbeln 35. Die Bildung der Wirbel 35 in der Grenzschicht 34 ist dadurch veranlaßt, daß der Reinstluftstrom 18 (Fig. 2) von links nach rechts und der Schutzstrom 27 von rechts nach links geführt wird. Der Reinstluftstrom 18 und der Schutzstrom 27 besitzen damit unterschiedliche Richtungen und insoweit besonders große Unterschiede in ihrer Strömungsgeschwindigkeit, so daß eine intensive Bildung der Wirbel 35 veranlaßt ist. Diese Wirbel 35 üben eine Fängerfunktion für Verunreinigungen in dem Schutzstrom 27 und in dem Reinstluftstrom 18 aus. Wenn eine Bedienungsperson mit den Händen durch die Öffnung 7 in den Arbeitsraum 8 eingreift, um dort eine Arbeit zu verrichten, gelangen die Hände zunächst in den Bereich des Schutzstromes 27, wodurch ein entsprechender Teil Partikel, Moleküle und anderer Verunreinigungen abgelöst und von dem Schutzstrom 27 mitgenommen werden. Ein Teil der Partikel und Moleküle wird sich auch in den Wirbeln 35 einlagern. Ebenso gelangt ein Teil der in dem Reinstluftstrom 18 befindlichen Partikel und Moleküle oder von solchen Partikeln, die von den Arbeitsgerätschaften abgelöst werden in den Reinstluftstrom 18. Diese Teilchen werden entweder von dem Reinstluftstrom 18 hinweggeführt oder gelangen ebenfalls in den Bereich der Wirbel 35. Die in den Wirbeln 35 insgesamt enthaltenen Partikel, Moleküle und andere Verunreinigungen werden wiederum grenzschichtnah auf den Schutzstrom 27 oder den Reinstluftstrom 18 aufgeteilt und von diesem hinweggeführt, ohne den Arbeitsraum 8 zu beeinträchtigen. Feinste Partikel verhalten sich im Luftstrom ähnlich wie Moleküle.

Fig. 3 zeigt eine ähnliche Darstellung des Reinstluftstromes 18 und des Schutzstromes 27. Es ist ersichtlich, daß der Reinstluftstrom 18 und der Schutzstrom 27 gleichgerichtet geführt sind. Die Reinstluft für den Schutzstrom 27 wird damit ebenfalls der Einlaßkammer 9 zugeführt, und zwar entgegen dem Pfeil 31, so daß die Reinstluft für den Schutzstrom 27 über das Rohr 23 abgeführt wird. Auch hier besitzt der Reinstluftstrom 18 und der Schutzstrom 27 eine laminare Strömungsverteilung, wobei sich auch hier entlang der Kontaktfläche 33 die Grenzschicht 34 mit den Wirbeln 35 ausbildet. Diese Ausbildung der Grenzschicht 34 mit den Wirbeln 35 wird jedoch nur dann veranlaßt, wenn zwischen dem Reinstluftstrom 18 und dem Schutzstrom 27 Geschwindigkeitsunterschiede bestehen. Dies ist durch eine unterschiedliche flächenmäßige Dichte der Pfeildarstellungen verdeutlicht. Auch hier ergibt sich eine ähnliche Wirkung der Wirbel 35, wie dies anhand von Fig. 2 beschrieben wurde. Die Geschwindigkeitsunterschiede zwischen dem Reinstluftstrom 18 und dem Schutzstrom 27 können hier besonders klein eingestellt werden, um die Ausdehnung der Grenzschicht 34 zu beeinflussen und so auf keinen Fall zuzulassen, daß der Reinstluftstrom 18 im Bereich des Arbeitsraumes 8 gestört wird.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Kanals 1. Der Kanal 1 besitzt eine nicht unterteilte Einströmkammer 9, in die nur ein einziges Rohr 15 einragt, welchem Reinstluft gemäß Pfeil 16 zugeführt wird. Es fehlt hier eine Trennwand 11, so daß die zugeführte Reinstluft über den gesamten Querschnitt der Einströmkammer 9 verteilt wird. Entsprechend der Bemessung des Reinstluftstromes 18 und des Schutzstromes 27 ist die luftdurchlässige Übergangswand 13, die den Einlaßquerschnitt 14 bildet in zwei Bereichen unterschiedlich ausgebildet. Die unterschiedliche Ausbildung bezieht sich auf den Durchtrittswiderstand, den die einzelnen Flächenbereiche der Übergangswand 13 bilden. Zur Erzeugung unterschiedlicher Geschwindigkeiten zwischen Reinstluftstrom 18 und Schutzstrom 27 kann der betreffende Teil der Übergangswand mit einer vergleichsweisen engeren Gestaltung versehen sein. Beispielsweise ist es möglich, zur Erzeugung unterschiedlicher Widerstände eine unterschiedliche Anzahl von Geweben 36, 37 und/oder Gewebe unterschiedlicher Maschenweite vorzusehen.

Fig. 5 zeigt die beispielhafte Anordnung eines groben Gewebes 36 und eines feinen Gewebes 37. Der Gesamtwiderstand der entsprechenden Flächeneinheit ergibt sich durch beide Gewebe 36 und 37, die jeweils aus Polytetraflurethylen bestehen können. Aber auch andere Widerstand erzeugende Elemente können an dieser Stelle eingebaut werden, um unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten im Reintsluftstrom 18 und im Schutzstrom 27 zu erzeugen.

Fig. 4 läßt ein Wandstück 38 erkennen, welches in seinen Abmessungen der Größe der Öffnung 7 in der Seitenwand 5 angepaßt ist. Dieses Wandstück 38 erstreckt sich über einen Teil der Öffnung 7, so daß das Arbeiten im Kanal 1 durch das Wandstück 38 nicht behindert wird, aber andererseits der Kanal 1 noch weiter geschlossen wird, um das Eindringen von Verunreinigungen aus der Umgebungsluft während des Arbeitens zu reduzieren.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 -: Kanal
2 -: Kanalwandung
3 -: Bodenwandung
4 -: Deckenwandung
5 -: Seitenwandung
6 -: Seitenwandung
7 -: Öffnung
8 -: Arbeitsraum
9 -: Einströmkammer
10 -: Ausströmkammer

11 -: Trennwand
12 -: Leitwand
13 -: Übergangswand
14 -: Einlaßquerschnitt
15 -: Rohr
16 -: Pfeil
17 -: Verteilungsloch
18 -: Reinstluftstrom
19 -: Auslaßquerschnitt
20 -: Pfeil

21 -: Loch
22 -: Kammer
23 -: Rohr
24 -: Loch
25 -: Pfeil
26 -: Übergangswand
27 -: Schutzstrom
28 -: Kammer
29 -: Rohr
30 -: Loch

31 -: Pfeil
32 -: Übergangswand
33 -: Kontaktfläche
34 -: Grenzschicht
35 -: Wirbel
36 -: Gewebe
37 -: Gewebe
38 -: Wandstück

Claims

Kanal für Reinstluftbedingungen, mit einer gehäuseartigen, einen Arbeitsraum einschließenden Kanalwandung (2) und mit einem darin über den Arbeitsraum (8) laminar geführten Reinstluftstrom (18), wobei der Arbeitsraum (8) über eine Öffnung (7) in der Kanalwandung (2) zugänglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein laminarer Schutzstrom (27) aus Reinstluft vorgesehen ist, der den Reinstluftstrom (18) zumindest auf der der Öffnung (7) in der Kanalwandung (2) zugekehrten Seite umgibt, wobei der Reinstluftstrom (18) und der Schutzstrom (27) mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und/oder Richtungen unter Ausbildung einer von Wirbeln (35) durchsetzten Grenzschicht (34) im Kanal (1) geführt sind.
Kanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß getrennt steuerbare Antriebe für den Reinstluftstrom (18) und für den Schutzstrom (27) vorgesehen sind.
Kanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsamer steuerbarer Antrieb für Reinstluft und Leitungen für die Aufteilung der Reinstluft in den Reinstluftstrom (18) und den Schutzstrom (27) vorgesehen sind.
Kanal nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Leitungen unterschiedliche Widerstände aufweisende und damit unterschiedliche Geschwindigkeiten verursachende Elemente vorgesehen sind.
Kanal nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedliche Geschwindigkeiten verursachende Elemente aus unterschiedlich dimensionierten Geweben (36; 37) bestehen.
Kanal nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der den Arbeitsraum (8) aufweisende Bereich des Kanals (1) horizontal angeordnet ist und dort der Reinstluftstrom (18) und der Schutzstrom (27) horizontal gerichtet sind.
Kanal nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (1) an den beiden dem Arbeitsraum (8) abgekehrten Bereichen Ein- und Auslaßquerschnitte (14, 19) für die Zu- und Ableitung des Reinstluftstroms (18) und des Schutzstroms (27) aufweist.
Kanal nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Ein- und Auslaßquerschnitte (14, 19) für die Zu- und Ableitung des Reinstluftstroms (18) und des Schutzstroms (27) Trenn- und Leitwände (11, 12) zur Führung der laminaren Ströme vorgesehen sind.
Kanal nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (7) in der Kanalwandung (2) zumindest teilweise temporär verschließbar ausgebildet ist.
Kanal nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum temporären Verschließen der Öffnung (7) in der Kanalwandung (2) ein manuell handhabbares Wandstück (38) vorgesehen ist.