RU2066429C1

RU2066429C1 - Clean room

Info

Publication number: RU2066429C1
Application number: RU94041843A
Authority: RU
Inventors: Владислав Иванович Кузнецов; Юрий Игоревич Тычков; Владимир Дмитриевич Шестаков; Владислав Петрович Демкин; Александр Владимирович Смольков
Original assignee: Владислав Иванович Кузнецов; Юрий Игоревич Тычков; Владимир Дмитриевич Шестаков; Владислав Петрович Демкин; Александр Владимирович Смольков
Priority date: 1994-11-17
Filing date: 1994-11-17
Publication date: 1996-09-10
Also published as: RU94041843A

Abstract

FIELD: production equipment for reproduction and maintenance of high degree of air cleanness; medical and pharmaceutical industries. SUBSTANCE: clean room consists of three sections: clean room proper and lock chamber with two sections; mounted in clean room under its main floor is perforated floor of second level; air cleaner and diffusion gas exchanger are mounted outside clean room; diffusion gas exchanger is made in form of multilayer stack of screen bearing plates with diaphragms bonded to them; gas exchanger is provided with damper fitted in outside air outlet branch pipe; working room (lock chamber sections) is connected with internal air duct also through damper fitted before gas exchanger. Flow rate of air being carried is adjusted by means of these dampers. Clean rooms are designed for work under field conditions (for example, in desert) and are provided with electrical equipment of 12 to 24 V. Clean room is provided with protective tent mounted on individual collapsible framework made of metal pipes and brackets. EFFECT: enhanced efficiency. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к технологическому оборудованию, например, для медицинских целей, обеспечивающему воспроизведение и поддержание высокой степени чистоты воздуха. The invention relates to technological equipment, for example, for medical purposes, ensuring the reproduction and maintenance of a high degree of purity of air.

Изобретение может быть использовано для размещения больных. нуждающихся в обеспыленной стерильной атмосфере и стерильных условиях содержания (оперируемые больные, ожоговые больные со значительными поражениями кожного покрова. страдающие тяжелыми формами бронхиальной астмы, либо аллергией к аэрозольным загрязнениям воздуха и т.п.); для изоляции инфекционных больных, являющихся источником опасных микробных и вирусных загрязнений окружающего воздуха; для производственных операций по изготовлению и расфасовке лекарственных средств; для создания стационарных и походных больничных помещений в местах с чрезмерно высоким аэрозольным загрязнением воздуха. The invention can be used to accommodate patients. in need of a dust-free sterile atmosphere and sterile conditions of detention (operated patients, burn patients with significant lesions of the skin. suffering from severe forms of bronchial asthma, or allergic to aerosol air pollution, etc.); for isolation of infectious patients, which are a source of dangerous microbial and viral pollution of the surrounding air; for manufacturing operations on the manufacture and packaging of medicines; for the creation of stationary and camp hospital rooms in areas with excessively high aerosol air pollution.

Известны чистые помещения, с рабочим объемом со всех сторон ограниченными панелями и содержащие систему подачи очищенного воздуха в виде последовательно соединенных вентилятора и фильтрующего элемента с выходом в рабочий объем и систему сброса воздушного потока [1,2]
Известно чистое помещение. принятое за прототип, содержащее рабочий объем, со всех сторон ограниченный панелями, причем в нише одной из них расположена система подачи очищенного воздуха в виде последовательно соединенных вентилятора и фильтрующего элемента; особенностью прототипа является то, что газообменник выполнен в виде потолочной панели из полимерной ядерной мембраны, с внешней поверхности которой расположены вентиляторы внешнего тангенциального обдува [3]
Недостатком этих устройств является большая энергоемкость, а также невозможность мобильного использования чистого помещения.Known clean rooms, with a working volume of limited panels on all sides and containing a purified air supply system in the form of a fan and filter element connected in series with the outlet to the working volume and airflow discharge system [1,2]
Known clean room. taken as a prototype containing a working volume, limited on all sides by panels, and in the niche of one of them is a purified air supply system in the form of a fan and a filter element connected in series; A feature of the prototype is that the gas exchanger is made in the form of a ceiling panel made of a polymer nuclear membrane, from the external surface of which there are fans of external tangential airflow [3]
The disadvantage of these devices is the high energy intensity, as well as the impossibility of mobile use of a clean room.

Целью изобретения является регулирование интенсивности газообмена воздуха, снижение энергозатрат, а также возможность использования в полевых условиях. The aim of the invention is to control the intensity of gas exchange of air, reducing energy consumption, as well as the possibility of use in the field.

Это достигается тем, что в чистом помещении, состоящем из трех отсеков: из собственно чистого помещения и тамбура с двумя отсеками, в собственно чистом помещении под основным полом установлен перфорированный пол второго уровня; воздухоочиститель и диффузионный газообменник установлены вне чистой комнаты, при этом диффузионный газообменник выполнен в виде многослойной системы из набора решетчатых опорных пластин с наклеенными на них мембранами и снабжен заслонкой, установленной в выходном патрубке внешнего воздуха, и рабочее помещение (т.е. отсеки тамбура) соединено с воздуховодом внутреннего воздуха также через заслонку, установленную перед газообменником. This is achieved by the fact that in a clean room, which consists of three compartments: from a clean room and a vestibule with two compartments, in a clean room under the main floor there is a perforated floor of the second level; an air purifier and a diffusion gas exchanger are installed outside a clean room, while the diffusion gas exchanger is made in the form of a multilayer system of a set of lattice support plates with membranes glued on them and is equipped with a shutter installed in the outlet pipe of the external air, and a working room (i.e. vestibule compartments) It is also connected to the internal air duct through a damper installed in front of the gas exchanger.

На чертеже представлена схема чистого помещения, где 1 собственно чистое помещение (ЧП); 2 отсек тамбура для переодевания в чистую стерильную одежду и обувь; 3 отсек тамбура для снятия грязной одежды и обуви, т.е. рабочее помещение; 4 входная дверь в отсек 3; 5 дверь между чистым и грязным отсеками; 6 дверь в чистое помещение из тамбура; 7 рабочее место или место расположения больного в ЧП; 8 воздухоочиститель; 9 воздуховод; 10 диффузионный газообменник; 11 заслонка А; 12 заслонка В. The drawing shows a diagram of a clean room, where 1 actually clean room (PE); 2 compartment vestibule for dressing in clean, sterile clothes and shoes; 3 compartment for removing dirty clothes and shoes, i.e. work room; 4 entrance door to compartment 3; 5 door between clean and dirty compartments; 6 door to the cleanroom from the vestibule; 7 workplace or location of the patient in an emergency; 8 air purifier; 9 duct 10 diffusion gas exchanger; 11 shutter A; 12 damper B.

Диффузионный газообменник предназначен для обеспечения кислородом замкнутого объема чистого помещения, а также для отвода выделяемых в ней углекислого газа и других газообразных продуктов, в том числе и паров воды. Одновременно диффузионный газообменник обеспечивает 100% -ную защиту от проникновения через него как вовнутрь, так и из нее аэрозольных частиц с размерами даже несколько меньшими, чем диаметр пор (вероятность проскока не превышает 10%). The diffusion gas exchanger is designed to provide oxygen to a closed volume of a clean room, as well as to discharge the carbon dioxide and other gaseous products released in it, including water vapor. At the same time, the diffusion gas exchanger provides 100% protection against aerosol particles with sizes even slightly smaller than the pore diameter from penetrating both inside and out of it (the probability of breakthrough does not exceed 10%).

Конструкция диффузионного газообменника представляет собой многоканальный мембранный модуль, состоящий из набора опорных решетчатых пластин с наклеенными на них мембранами. Опорные пластины выполнены так, что вместе с мембранами они образуют щелевые каналы, более 75% поверхности которых приходится на трековые мембраны. Щелевые каналы соседних пластин имеют взаимоперпендикулярное направление. По каналам одного направления продувается наружный воздух, по каналам другого направления (по другую сторону мембраны) продувается воздух чистого рабочего помещения. После прохождения через диффузионный газообменник внутренний воздух возвращается обратно в рабочее помещение, так что контур внутреннего воздуха всегда является замкнутым контуром, сообщающимся с наружным воздухом исключительно через поры трековой мембраны. Если диаметр пор трековой мембраны меньше размеров опасных аэрозолей и микроорганизмов, то последние не могут проникнуть через мембрану ни из наружного воздуха во внутренний, ни наоборот, а поскольку давление воздушной среды по обе стороны мембраны практически одинаково, то отсутствует переток воздуха через поры мембраны, и благодаря этому они не забиваются пылью даже при очень высоких уровнях запыленности воздуха и длительных сроках работы диффузионного газообменника, измеряемых годами. The design of the diffusion gas exchanger is a multi-channel membrane module, consisting of a set of supporting lattice plates with membranes glued on them. The support plates are designed so that, together with the membranes, they form gap channels, more than 75% of the surface of which are track membranes. Slotted channels of adjacent plates have a mutually perpendicular direction. Outside air is blown through the channels of one direction, air of a clean working room is blown through the channels of the other direction (on the other side of the membrane). After passing through the diffusion gas exchanger, the internal air returns to the working room, so that the internal air circuit is always a closed circuit, communicating with the external air exclusively through the pores of the track membrane. If the pore diameter of the track membrane is smaller than the size of hazardous aerosols and microorganisms, then the latter cannot penetrate from the outside air into the internal air or vice versa, and since the air pressure on both sides of the membrane is almost the same, there is no air flow through the membrane pores, and due to this, they are not clogged with dust even at very high levels of dustiness of the air and long periods of operation of the diffusion gas exchanger, measured over the years.

Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.

Поток воздуха, очищенного воздухоочистителем 8, величина которого Q_в равна 1500 м³/ч, что определяется производительностью воздуходувки воздухоочистителя, направляется через верхнюю часть боковой стенки ЧП параллельно потолку над рабочим местом 7. Часть этого чистого потока Q_д.г (Q_д.г поток воздуха, проходящий через диффузионный газообменник), например 300 м³/ч выходит из чистого помещения во второй отсек тамбура, другая часть потока чистого воздуха в количестве Q_в Q_д.г 1200 м³/ч опускается над рабочим местом вниз и уходит из чистого помещения через перфорированный пол второго уровня к всасывающему окну воздухоочистителя 8. Поток воздуха Q_д.г, поступивший из чистого помещения во второй отсек тамбура, выходит в отсек 3, из отсека поток воздуха Q_д.г в воздуховод 9 и при открытой заслонке В засасывается в диффузионный газообменник, где происходит регенерация его газового состава, и поступает на всос воздухоочистителя 8. Такое направление циркуляции внутреннего воздуха в чистом помещении позволяет обеспечить необходимые величины подпора воздуха в более чистых зонах чистого помещения по сравнению с зонами более грязными. Что касается конкретной величины подпора воздуха в чистом помещении, то ее регулируют с помощью заслонки В. В настоящее время выполнен опытный образец чистого помещения со следующими параметрами. Панели каркаса выполнены из стального уголка 40•40•4 мм отпескоструенного, загрунтованного и покрытого автомобильной эмалью и прозрачной лавсановой пленкой толщиной 0,25 мм, закрывающей элементы каркаса с внутренней стороны помещения; панели стен имеют размеры 1000•2500 мм, панели потолка и пола имеют размеры 1000•2000 мм; соединение панелей между собой осуществляется винтами и гайками М6; уплотнение между панелями, обеспечивающее герметичность блоков чистой комнаты, осуществлено с помощью микропористой резины, уложенной в оболочку эластичного полимера. Внутренняя полость чистого помещения образована деталями из материалов с минимальным пылевыделением: полимеры, нержавеющая сталь. Устройство для очистки воздуха с ламинарным потоком представляет собой законченный автономный агрегат со следующими техническими данными: поток воздуха горизонтальноламинарный; регулируемая скорость потока от 0,2 до 0,65 м/с; стабильность потока для скорости 0,5 м/с 20% эффективность фильтрации частиц 0,5 мкм и больше, лучше, чем 99,9% дезинфекция бактерицидной лампой; освещение неоновыми лампами 1500 люкс; уровень звука при скорости потока воздуха 0,45 м/с 65 дцБ (А); напряжение 220 В, 50 Гц; потребляемая мощность 0,5 кВт, масса 260 кг. Диффузионный газообменник выполнен со следующими параметрами: рабочая поверхность трековой мембраны примерно 6 м²; материал и толщина трековой мембраны полиэтилентерфталантная (лавсановая) пленка толщиной 10 мкм; диаметр пор трековой мембраны 0,05-0,5 мкм (по согласованию), пористость от 5 до 10% конструктивные размеры газообменника 286•286 мм, высота 286 мм; вес 7 кг, оптимальный расход воздуха как по внешнему, так и по внутреннему контурам 250-300 м/ч; гидравлическое сопротивление при оптимальном расходе воздуха 50-60 Па; производительность диффузионного газообменника по кислороду при разности концентрации кислорода на входах внешнего и внутреннего контуров в 1% 1,3 м/ч.The air flow of purified air cleaner 8, _in which the Q value is equal to 1500 m ³ / h, which is determined by the capacity of the air cleaner blower is directed through the upper portion of the side wall parallel to the ceiling above the PE workstation 7. A portion of this net flow Q _DG (Q _{d. d the} air stream passing through the diffusion gas exchanger), for example 300 m ³ / h leaves the clean room in the second compartment of the vestibule, the other part of the clean air stream in the amount of Q _in Q _d.g 1200 m ³ / h goes down over the workstation and leaves from a clean room through the perforated floor of the second level to the suction window of the air purifier 8. The air flow Q _d.g coming from a clean room to the second compartment of the tambour goes into compartment 3, from the compartment the air flow Q _d.g into the air duct 9 and is sucked into diffusion gas exchanger, where the regeneration of its gas composition takes place, and enters the suction of the air purifier 8. This direction of circulation of internal air in a clean room allows you to provide the necessary values of air intake in cleaner areas of a clean room Compared to the more muddy areas. With regard to the specific amount of air in a clean room, it is regulated using the damper B. Currently, a prototype of a clean room with the following parameters has been completed. Frame panels are made of steel corner 40 • 40 • 4 mm sandblasted, primed and coated with automotive enamel and transparent dacron film with a thickness of 0.25 mm, covering the frame elements from the inside of the room; wall panels have dimensions of 1000 • 2500 mm, ceiling and floor panels have dimensions of 1000 • 2000 mm; panels are interconnected by screws and nuts M6; the seal between the panels, ensuring the tightness of the blocks of the clean room, is carried out using microporous rubber laid in the shell of an elastic polymer. The internal cavity of the cleanroom is formed by parts from materials with minimal dust emission: polymers, stainless steel. A device for air purification with a laminar flow is a complete autonomous unit with the following technical data: horizontal laminar air flow; adjustable flow rate from 0.2 to 0.65 m / s; flow stability for a speed of 0.5 m / s 20% particle filtering efficiency of 0.5 microns and more, better than 99.9% disinfection with a bactericidal lamp; lighting with neon lamps of 1500 lux; sound level at an air flow rate of 0.45 m / s 65 dtsB (A); voltage 220 V, 50 Hz; power consumption 0.5 kW, weight 260 kg. The diffusion gas exchanger is made with the following parameters: the working surface of the track membrane is approximately 6 m ² ; material and thickness of the track membrane polyethylene terephthalant (dacron) film 10 microns thick; the pore diameter of the track membrane is 0.05-0.5 microns (as agreed), porosity from 5 to 10%; design dimensions of the gas exchanger 286 • 286 mm, height 286 mm; weight 7 kg, the optimal air flow rate both on the external and internal contours of 250-300 m / h; hydraulic resistance at an optimum air flow rate of 50-60 Pa; the performance of the diffusion gas exchanger for oxygen with a difference in oxygen concentration at the inputs of the external and internal circuits of 1% 1.3 m / h

Система воздуховодов состоит из вертикальных и горизонтальных воздушных каналов и снабжены вентиляторами на мягкой подвеске. The duct system consists of vertical and horizontal air ducts and is equipped with soft suspension fans.

Каркас обтянут лавсановой прозрачной пленкой толщиной 0,25 мм. The frame is covered with a lavsan transparent film 0.25 mm thick.

Панели между собой соединены винтами и гайками М4. The panels are interconnected by screws and nuts M4.

Стыки панелей уплотнены микропористой резиной, уложенной в эластичную оболочку полимера. The joints of the panels are sealed with microporous rubber laid in an elastic shell of the polymer.

Чистые помещения, предназначенные для развертывания в полевых условиях (пустыни), снабжены электроприборами, работающими от напряжения 12-24 В и защитной палаткой, смонтированной на отдельном разборном каркасе из металлических труб и кронштейнов. Cleanrooms intended for deployment in the field (desert) are equipped with electrical appliances operating from 12-24 V and a protective tent mounted on a separate collapsible frame made of metal pipes and brackets.

Claims

1. A clean room, for example, for medical purposes, containing a working volume, limited on all sides by panels, a clean air supply system in the form of a fan and filter element connected in series, a diffusion gas exchanger, characterized in that it consists of three communicating compartments of the clean room itself and two auxiliary working compartments in a clean room under the main floor there is a perforated second level floor, an air cleaner and a diffusion gas exchanger, made a multi-channel unit, installed outside the clean room and connected to the latter compartments ducts, wherein the flap is provided with a diffusion gazoobmennik installed in the outdoor air outlet conduit and the working compartments are connected to internal air duct and through valve mounted to gazoobmennika.

2. The room according to claim 1, characterized in that the diffusion gas exchanger is made with a working surface of the track membrane of 6 m and a size of 286 x 286 x 286 mm with a thickness of the track membrane of 10 μm, a porosity of 5 to 10% and a pore diameter of the track membrane within 0, 05 0.5 μm.

3. The room according to claims 1 and 2, characterized in that the clean room is equipped with O ₂ and CO ₂ detectors and with an alarm and automatic door adjustment.