WO2005113169A1 - Verfahren und apparatur für den phasenwechsel in einem isolator - Google Patents

Verfahren und apparatur für den phasenwechsel in einem isolator Download PDF

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WO2005113169A1
WO2005113169A1 PCT/CH2005/000222 CH2005000222W WO2005113169A1 WO 2005113169 A1 WO2005113169 A1 WO 2005113169A1 CH 2005000222 W CH2005000222 W CH 2005000222W WO 2005113169 A1 WO2005113169 A1 WO 2005113169A1
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air
control element
supply
supply air
exhaust air
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PCT/CH2005/000222
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English (en)
French (fr)
Inventor
Volker Sigwarth
Reto Specht
Markus Sollberger
Thomas Neuschwander
Original Assignee
Skan Ag
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Publication date
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/16—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by purification, e.g. by filtering; by sterilisation; by ozonisation
    • F24F3/163—Clean air work stations, i.e. selected areas within a space which filtered air is passed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B15/00—Preventing escape of dirt or fumes from the area where they are produced; Collecting or removing dirt or fumes from that area
    • B08B15/02—Preventing escape of dirt or fumes from the area where they are produced; Collecting or removing dirt or fumes from that area using chambers or hoods covering the area

Definitions

  • the invention relates to a method for pressure control in an isolator, which has a working chamber shielded from the external environment.
  • the working chamber of such isolators is supplied with cleaned, preferably low-turbulence displacement flow.
  • Isolators are operated in two fundamentally different applications. In the first case, a product handled in the working chamber must be protected against contamination from the environment of the insulator, e.g. when performing sterility tests on pharmaceutical products. In order to secure this, the working chamber is operated hermetically at a pressure which is higher than the surroundings, so that in the event of leak damage caused by the pressure drop, ambient air does not flow into the working chamber from outside.
  • the invention is concerned with a method for pressure control in the working chamber in the event of a phase change, ie when the isolator is opened or closed from the environment, as is practiced in particular in the transition from the decontamination carried out in the closed state to the flushing process with the isolator open. Furthermore, the invention relates to a device for carrying out the method for operating the insulator. State of the art
  • FIGS 1A to 1E illustrate a previously used arrangement.
  • the working chamber 10 provided for the treatment of products under clean room conditions is located in the interior of a housing which limits the insulator 1 from the external environment U and rests on a base frame 15.
  • the circulating air zone 11 is located above the working chamber 10, a partition 12 being present between the working chamber 10 and the circulating air zone 11.
  • the working chamber 10 has at least one access (not shown here) for introducing and discharging the product to be treated.
  • the working chamber 10 has an intermediate wall 13, behind which the return air duct 14, which is delimited by the housing wall from the external environment U, extends upwards.
  • the return air duct 14 opens into the circulating air zone 11 at the level of the dividing wall 12 and begins in a lower region of the working chamber 10.
  • the working chamber 10 forms the interior 18 together with the circulating air zone 11 and the return air duct 14 At intervals, three recirculation units co are arranged, each of which consists of a fan B driven by a motor M, a filter plenum Fp connected downstream and an air filter F connected downstream.
  • An operator working on the insulator 1 can reach into the working chamber 10 via the access unit z in the front pane 16 through conventional gloves (not shown) that can be accessed via the access openings 17 and can grip products to be treated.
  • the fans B in the recirculation units cO suck in air from the recirculation zone 11 and initially convey this into the adjacent filter plates Fp, from where the air continues to flow through the adjacent air filter F into the working chamber 10.
  • the supply air unit aO for supplying and cleaning fresh air, and an exhaust air unit bO as an outlet for the air mixture of polluted air returned from the working chamber 10 and fresh air added.
  • the supply air unit aO comprises a fan B driven by a motor M, which sucks in air from the environment U and conveys it into the subsequent filter plenum Fp, to which the filter F follows.
  • the cleaned air enters the supply line 2 via its front supply section 28 to a first supply air actuator 21, which is actuated by a first supply air actuator 22 between complete opening and shut-off.
  • the air finally reaches the circulating air zone 11 via a rear supply section 29.
  • the fan B in the supply air unit aO and the fan B in the exhaust air unit bO are operated with different air delivery rates. If you want to raise the pressure in the working chamber 10, the fan B in the supply air unit aO is operated with a higher air flow rate than the fan B in the exhaust unit bO, so that more air is supplied to the interior 18 than is extracted and consequently the pressure in the interior 18 increases. Accordingly, the fan B in the exhaust air unit bO runs with an increased air flow rate compared to the fan B in the supply air unit aO if the pressure in the working chamber 10 is to be reduced. In this case, the amount of air discharged from the interior 18 predominates, i.e. the pressure in the interior 18 drops.
  • the rear exhaust section 39 connects to the first exhaust air control element 31 and is connected to the associated fan B driven by the motor M in the exhaust air unit bO.
  • the fan B feeds the polluted air via the filter plenum Fp to the air filter F, in order to be released from there after passing through the outflow space 30 into the surroundings U.
  • the insulator 1 In the interior 18 of the insulator 1, preferably in the circulating air zone 11, there is generally a decontamination system, not shown, which is known per se, with an evaporator, with which the insulator 1 can be used for special work processes. eat together with the introduced product - is sterilized. To do this, the evaporator is fed with a suitable decontamination agent, such as hydrogen peroxide.
  • a suitable decontamination agent such as hydrogen peroxide.
  • the supply air and exhaust air lines 2, 3 are gas-tightly closed by the respective first supply air and exhaust air control elements 21, 31.
  • the isolator equipment shown here offers no possibility of regulating the pressure in the working chamber 10 when it is closed, which also relates to the pressure fluctuations which occur suddenly during the phase change, which spread into the working chamber 10 and, in the supercritical case, even to briefly inverting the safety pressure gradient to be observed can lead to the environment U. As a result, this equipment structure no longer meets today's strict safety regulations and process requirements.
  • the applicant then equipped isolators with an added two-point control which enables pressure control in the working chamber 10 even when the isolator 1 is closed, that is to say when the first supply air and exhaust air control elements 21, 31 are shut off.
  • the pressure in the working chamber 10 is kept within a tolerance range between a maximum value and a minimum value as a deviation from a predetermined target value.
  • the two-point control initially consists of a compressed air unit d, which comprises a compressed air source 5 and a compressed air line 57 extending from the latter into the circulating air zone 11.
  • a compressed air control element 51 is installed in the compressed air line 57 and is connected to a compressed air control drive 52.
  • the two-point control optionally includes an adjustment line 56, which is Space 20 of the supply air unit comes off and opens into the compressed air line 57 between compressed air source 5 and compressed air control element 51.
  • the exhaust air unit b4 which, like the supply air unit aO, is located outside the interior 18, is expanded in comparison with the previously shown exhaust air unit bO with a second exhaust air bypass 35, which immediately places the first exhaust air control element 31 into the filter plenum Fp of the recirculating air unit d arranged under the exhaust air unit b4 opens and in which a third exhaust air actuator 36 connected to a third exhaust air drive 37 is provided.
  • the two-point control also includes a pressure sensor 43 in the working chamber 10, which is coupled via a signal line 42 to the two-point controller 4, which in turn acts on the third exhaust air actuator 37 and the compressed air actuator 52 via the signal line 42.
  • the two-point controller 4 acts on the third exhaust air actuator 37, which opens the third exhaust air control element 36, so that air is removed from the filter plenum Fp of the air recirculation unit d via the second exhaust air bypass 35 until in the working chamber 10 has set the target value ⁇ p S oi ⁇ , after which the third exhaust air control element 36 closes again.
  • the two-point controller 4 acts on the compressed air actuator 52, which opens the compressed air control element 51, whereupon compressed air from the circulating air zone 11 and consequently the working chamber 10 via the compressed air line 57 until the desired value ⁇ p is reached n is supplied, after which the compressed air control element 51 closes again.
  • the two-point controller 4 when the pressure falls below ⁇ p m j n, opens the compressed air actuator 51 and the fan B in the supply air unit aO - if this is switched off is - starts.
  • the fan B conveys air through the filter plenum Fp and that Air filter F in the outflow chamber 20, from where the air reaches the recirculation zone 11 via the adjustment line 56, the compressed air line 57 and the compressed air control element 51.
  • the two-position controller 4 closes the compressed air control element 51 and the fan B could be switched off.
  • the exhaust air unit b4 is further expanded compared to the exhaust air unit bO by a safety line 350 going out of the recirculation air zone 11, which opens into the second exhaust air bypass 35 and is equipped with a safety valve 360. If ⁇ p max in the recirculating air zone 11 is critically exceeded, for example as a result of an excessively high air quantity fed in via the compressed air line 57 and insufficiently discharged due to a defect via the second exhaust air bypass 35, the safety valve 360 opens automatically.
  • This two-point control is suitable for keeping the pressure in the working chamber 10 stable in a predetermined range in the state of closed first supply air or exhaust air control elements 21, 31. When closing, in particular when opening the first supply air or exhaust air control element 21, 31, however, sudden pressure fluctuations occur in the working chamber 10.
  • the equalizing flow of the air masses takes place in the direction of the external environment U. This creates a vacuum wave which quickly flows into the working chamber via the air circulation zone 11 10 spreads, the pressure in the working chamber 10 drops abruptly below the minimum value ⁇ p m j n . If there is a higher pressure on the side of the first supply air control element 21 facing the external environment U than on the opposite side, the equalizing flow of the air masses takes place in the insulator 1. The resulting overpressure wave continues through the air circulation zone 11 into the working chamber 10, so that here the pressure suddenly jumps above the maximum value ⁇ p max . This increases the risk that 1 decontaminant can get into the environment U if the isolator leaks.
  • a phase change of open first supply air or exhaust air control elements 21, 31 in their shut-off state is less problematic since the isolator 1 is already contaminated at the end of a work process and is being prepared for decontamination.
  • the object of the invention is to provide a method with which the pressure fluctuations when opening and Closure of the isolator prevented or at least largely reduced.
  • the pressure in the working chamber should no longer divide the area between the maximum or minimum value to be observed for safety reasons.
  • Another object is to propose the apparatus for carrying out the method for the elimination of the critical pressure fluctuations during phase changes during the operation of the isolator.
  • the method relates to pressure regulation in a working chamber of an isolator that is shielded from the external environment when the isolator is opened or closed from the external environment.
  • the working chamber has access to the introduction and removal of the product to be treated.
  • the isolator has a circulating air zone, from which cleaned air is fed to the working chamber becomes. Air from the working chamber is returned to the recirculation zone via a return air duct. Working chamber, air circulation zone and return air duct together form an interior.
  • a supply air unit is provided on the insulator, which has a supply air fan and a lockable first supply air control element which is arranged between the supply air fan and the interior.
  • An exhaust air unit with an exhaust air fan and a lockable first exhaust air control element, which is arranged between the exhaust air fan and the interior, is provided on the insulator.
  • a first supply air bypass bypassing the first supply air control element and a second supply air control element arranged in the latter are used.
  • a first bypassing the first exhaust air control element is used to produce at least in principle the same pressure on both sides of the first exhaust air control element Exhaust air bypass and a second exhaust air control element arranged in the latter.
  • the second supply air control element is opened wide to generate the compensating flow generated from the supply air unit and directed into the interior with the least possible flow resistance through the first supply air bypass, and the supply air fan is started up with a slowly increasing flow rate.
  • the second exhaust air control element is opened wide by the first exhaust air bypass and the exhaust air fan is started up with a slowly increasing flow rate.
  • the switching process takes place on the first supply air control element and first exhaust air control element.
  • the differential pressure measured on both sides of the first supply air control element is transmitted to a system control unit assigned to the first supply air bypass.
  • the system control unit controls a second supply air actuator and causes the supply air fan to start, the supply air actuator actuating the second supply air actuator.
  • the system control unit controls a first supply air control drive, which effects the switching process on the first supply air control element.
  • the differential pressure measured on both sides of the first exhaust air control element is transmitted to a system control unit assigned to the first exhaust air bypass.
  • the system control unit controls a second exhaust air actuator and, on the other hand, causes the exhaust fan to start up, the second exhaust air actuator actuating the second exhaust air actuator.
  • the System control unit After reaching at least in principle the same pressures on both sides of the first exhaust air control element, the System control unit to a first exhaust air actuator, which causes the switching process on the first exhaust air actuator.
  • a volume corresponding to the amount of air conveyed into the interior by the supply air unit is derived from the interior via the exhaust unit into the external environment, a two-point controller regulating the passage of air through the exhaust unit depending on the pressure in the interior.
  • a corresponding volume is supplied to the interior space via the supply air unit or a compressed air unit for the amount of air drawn from the interior of the exhaust air unit, a two-point controller regulating the air passage through the supply air unit depending on the pressure in the interior.
  • the apparatus is used to regulate the pressure in an isolator with a working chamber shielded from the outside environment and with access for the introduction and discharge of the product to be treated.
  • the insulator also has a circulating air zone from which cleaned air is supplied to the working chamber, air being returned from the working chamber to the circulating air zone via a return air duct.
  • Working chamber, air circulation zone and return air duct together form an interior.
  • the isolator also includes a supply air unit which has a supply air fan and a lockable first supply air control element which is arranged between the supply air fan and the interior.
  • the insulator has an exhaust air unit which has an exhaust air fan and a lockable first exhaust air control element which is arranged between the exhaust air fan and the interior.
  • the essence of the apparatus is that there are means for measuring the differential pressure on both sides of the first supply air control element and means for producing at least in principle the same pressure on both sides of the first supply air control element. Additionally or alternatively, there are means for measuring the differential pressure on both sides of the first exhaust air control element and means for producing at least in principle the same pressure on both sides of the first exhaust air control element. Particularly advantageous details of the apparatus are given below:
  • the means for producing at least in principle the same pressure on both sides of the first supply air control element comprise a first supply air bypass bypassing the first supply air control element with a second supply air control element.
  • the means for producing at least in principle the same pressure on both sides of the first exhaust air control element comprise a first exhaust air bypass bypassing the first exhaust air control element with a second exhaust air control element.
  • the second supply air control element or the second exhaust air control element are preferably variably adjustable between complete shut-off and complete opening.
  • the first supply air control element is installed in a supply line which preferably consists of a front and a rear supply line section, the front supply line section leading to the supply air fan and the rear supply line section opening into the circulating air zone.
  • the first exhaust air control element is installed in a discharge line, which preferably consists of a front and a rear discharge section, the front discharge section opening into the circulating air zone and the rear discharge section leading to the supply air fan.
  • the first supply air bypass extends from the front supply section into the working chamber or opens into the rear supply section.
  • the first exhaust air bypass extends from the rear discharge section into the working chamber or opens into the front discharge section.
  • the means for measuring the differential pressure on both sides of the first supply air control element is a differential pressure sensor which receives pressure signals which are tapped at measurement points, one measurement point being arranged downstream in front and another measurement point downstream of the first supply air control element. One measuring point each is arranged downstream and another measuring point downstream behind the first exhaust air control element.
  • the differential pressure sensor is preferably integrated in a system control unit.
  • the means for measuring the differential pressure on both sides of the first supply air control element and / or the first exhaust air control element can also be a flow meter arranged in the first supply air bypass and / or in the first exhaust air bypass.
  • one of the measuring points is arranged in the front supply section, preferably in the region of the branching-off of the first supply air bypass, and the further measuring point is arranged in the working chamber, preferably in the region of the mouth of the first supply air bypass.
  • one of the measurement points is arranged in the front supply line section, preferably in the region of the branching off of the first supply air bypass, and the further measurement point is arranged in the rear supply line section, preferably in the region of the junction of the first supply air bypass.
  • one of the measuring points is arranged in the rear discharge section, preferably in the region of the branch of the first exhaust air bypass, and the further measuring point in the working chamber, preferably in the region of the mouth of the first exhaust air bypass.
  • one of the measurement points is arranged in the front discharge section, preferably in the region of the branch of the first exhaust air bypass, and the further measurement point in the rear discharge section, preferably in the region of the junction of the first exhaust air bypass.
  • a system control unit is assigned to the first supply air bypass, which is designed to detect the differential pressure on both sides of the first supply air control element and is connected to the supply air fan, the first supply air control element and the second supply air control element.
  • a system control unit is assigned to the first exhaust air bypass, which is intended for detecting the differential pressure on both sides of the first exhaust air control element and is connected to the exhaust air fan, the first exhaust air control element and the second exhaust air control element.
  • the first supply air control element is connected to a first supply air control drive, preferably an electric motor.
  • the first exhaust air actuator is connected to a first exhaust air actuator and the second supply air actuator to a second supply air actuator.
  • the second exhaust air actuator is with a second exhaust air actuator connected.
  • the actuators are preferably electric motors.
  • the system control unit assigned to the first supply air bypass is connected to the first supply air actuator and the second supply air actuator.
  • the system control unit assigned to the first exhaust air bypass is connected to the first exhaust air actuator and the second exhaust air actuator.
  • At least one air circulation unit is arranged in the air circulation zone, which initially comprises a air circulation fan driven by a motor for conveying air from the air circulation zone into the working chamber.
  • the recirculation unit also includes a filter plenum arranged downstream in front of the recirculation fan and an air filter arranged downstream in front of the filter plenum, which adjoins the working chamber.
  • a two-point control is provided on the isolator, which comprises a second exhaust air bypass, which extends from the rear discharge section, opens into the filter plenum of a recirculation unit, and in which a third exhaust air control element connected to a third exhaust air actuator is installed.
  • the two-point control comprises a second supply air bypass, which starts from the front supply section, opens into the filter plenum of a recirculation unit and in which a third supply air control element connected to a third supply air actuator is provided.
  • the two-point control also includes a pressure sensor arranged in the working chamber, which is connected to a two-point controller, and a compressed air source to which a compressed air line with a compressed air control element, which opens into the circulating air zone, is connected.
  • the compressed air actuator is connected to a compressed air actuator.
  • the two-position controller is connected to the third exhaust air actuator and the compressed air actuator. If there is a second supply air bypass, the two-position controller is connected to the third supply air actuator and the compressed air actuator.
  • An air filter which may have a filter plenum, is arranged in the supply air unit for cleaning the air flowing into the isolator from the outside environment downstream of the supply air fan.
  • an air filter which can have a plenum of filters, for cleaning the air from the insulator into the outer environment. discharge air downstream of the exhaust fan.
  • FIG. 1A the basic apparatus structure of an isolator according to the prior art
  • Figure 1 B the supply air unit of Figure 1A, in an enlarged view
  • Figure 1C the exhaust unit of Figure 1A, in an enlarged view
  • FIG. 1D an air recirculation unit from Figure 1A, in an enlarged view
  • Figure 1E the access unit of Figure 1A, in an enlarged view
  • FIG 2A the structure of the isolator according to Figure 1A, expanded with a two-point control according to the prior art;
  • Figure 2B - a recirculation unit from Figure 2A, in an enlarged view
  • Figure 3A the structure according to Figure 2A, with the supply air unit expanded according to the invention
  • Figure 3B the supply air unit of Figure 3A, in an enlarged view
  • FIG. 4A the structure according to FIG. 2A, expanded with a first supply air bypass of the first variant according to the invention
  • Figure 4B the supply air unit of Figure 4A, in an enlarged view
  • FIG. 5A the structure according to FIG. 4A, expanded with a first exhaust air bypass of the first variant according to the invention
  • Figure 5B the exhaust unit of Figure 5A, in an enlarged view
  • FIG. 6A the basic apparatus structure of an isolator with two supply air and two exhaust air units and first supply air and exhaust air bypasses of the first variant assigned to them;
  • Figure 6B an exhaust unit from Figure 6A, in an enlarged view;
  • Figure 6C the enlarged detail X1 from Figure 6A;
  • Figure 6D the enlarged detail X2 from Figure 6A;
  • Figure 7B the supply air unit of Figure 7A, in an enlarged view
  • FIG. 8A the structure according to FIG. 7A, expanded with a first exhaust air bypass of the second variant according to the invention
  • Figure 8B the exhaust unit of Figure 8A, in an enlarged view
  • FIG. 9A the basic apparatus structure of an isolator with two supply air and two exhaust air units as well as the first supply air and exhaust air bypasses of the second variant assigned to them; and
  • Figure 9B an exhaust unit according to Figure 9A, in an enlarged view.
  • a differential pressure measurement is provided in the supply air unit a1 lying outside the interior 18 as an extension of the previous apparatus construction according to FIG. 2A, namely between a measuring point 40 in the front supply line section 28 of the supply line 2 - in front of the first supply air control element 21 - and a measuring point 40 in the rear Supply line section 29 - after the first supply air control element 21.
  • the pressure signals tapped at the measurement points 40 are transmitted via the respective measurement line 41 to a differential pressure meter 7, which is installed as a separate component in this construction, but could advantageously be integrated into a system control unit, not shown here.
  • the system control unit would act adequately on the determined differential pressure after signal evaluation - manually or automatically - on the two-point control in the compressed air unit d and the exhaust air unit b4, the latter also being outside the interior 18.
  • the third exhaust air actuator 37 is actuated to open the third exhaust air control member 36 so that air flows out of the interior 18 via the second exhaust air bypass 35 and consequently the pressure drops there until pressure equality occurs at both measuring points 40, ie the chamber and the outside. If air is to be removed from the interior 18 at an increased throughput, the fan B in the exhaust air unit b4 is also activated.
  • the compressed air actuating drive 52 is actuated to open the Compressed air control element 51, whereupon air from the compressed air source 5 is fed into the circulating air zone 11 via the compressed air line 57 until the pressure difference between the chamber and outside is eliminated.
  • Air from the external environment U can be added to the compressed air.
  • the fan B in the air supply unit a1 is started up, which conveys air from the external environment U via the filter plenum Fp, the filter F and the outflow space 20 into the adjustment line 56 and from there into the compressed air line 57, from where it is common with the air from the compressed air source 5 in the air circulation zone 11.
  • the isolator 1 can be switched to a different operating phase by actuating the first supply air or exhaust air control elements 21, 31, for example from a completely closed state to the completely open position, without previously trigger critical pressure surges. This process is abbreviated in the following text as "pressure surge-free actuation" of the first actuators 21, 31.
  • the supply air unit a2 has a first supply air bypass 23 according to the first variant and an associated device for differential pressure control.
  • This first supply air bypass 23 branches off in front of the first supply air control element 21 from the front supply section 28 of the supply line 2 and leads into the lower region of the working chamber 10.
  • a second supply air control element 24 to which a second supply air control drive 240, preferably an electric motor M assigned.
  • the second supply air control element 24 is advantageously of large nominal size and thus causes only a small flow resistance.
  • the device for differential pressure control initially comprises the differential pressure sensor, which is advantageously an integral part of the system control unit 6 and receives signals from two measuring points 40.
  • measuring points 40 are arranged in the immediate vicinity of the junction of the first supply air bypass 23 in the working chamber 10, while the other measuring point 40 is located where the first supply air bypass 23 branches off from the front supply section 28.
  • Measuring lines 41 extend from both measuring points 40 to the differential pressure sensor in the system control unit 6, which is connected to the second supply air actuator 240 via a signal line 42.
  • the system control unit 6 is connected to the fan B and the first supply air actuator 22 in the supply air unit a2.
  • the arrangement for actuating the first supply air control element 21 without pressure surges works as follows: Before an intended opening or closing of the first supply air control element 21, the system control unit 6 first acts on the second supply air control drive 240 and the fan B in the supply air unit a2 depending on the differential pressure determined by the differential pressure sensor , wherein the fan B is slowly started up, the second supply air control element 24 is opened, and a comparatively small amount of air is passed through the first supply air bypass 23 into the working chamber 10. After the fan B, this supplied air enters the filter plenum Fp, from where the air passes through the air filter F into the outflow space 20 and flows out of this via the front supply line section 28 of the supply line 2 into the first supply air bypass 23.
  • air is discharged into the external environment U via the second exhaust air bypass 35.
  • the discharge takes place from the filter plenum Fp in the air recirculation unit d via the second exhaust air bypass 35, the third exhaust air control element 36, the rear discharge section 39, via the fan B, into the filter plenum Fp, from where the air through the air filter F into the outflow space 30 and from the latter finally flows into the outer environment U.
  • the supply air unit a2 with the first supply air control element 21 and the exhaust air unit b4 with the first exhaust air control element 31 are arranged outside the interior 18.
  • the extension of the first supply air bypass falls 23 there is practically no pressure - in the working chamber 10 and upstream in front of the first supply air control element 21 there is at least almost the same pressure - so that there is also a differential pressure of essentially zero on both sides of the first supply air control element 21.
  • the system control unit 6 detects the disappearance of the pressure difference and controls the first supply air actuator 22, which actuates the first supply air control element 21, this switching process now no longer causing pressure surges in the working chamber 10.
  • FIGS. 5A and 5B As an upgrade to the arrangement shown in FIG. 4A, the exhaust air unit b5 arranged outside the interior 18 is now expanded with a first exhaust air bypass 33 according to the first variant and an associated device for differential pressure control.
  • This first exhaust air bypass 33 branches off behind the first exhaust air control element 31 from the rear discharge section 39 of the discharge line 3 and leads into the lower region of the working chamber 10.
  • a second exhaust air control element 34 is provided, which is equipped with a second exhaust air control drive 340, preferably an electric motor M. , connected is.
  • the second exhaust air control element 34 should be of a large nominal size and thus only cause a small flow resistance.
  • the device for differential pressure control again comprises a differential pressure sensor advantageously contained in the system control unit 6, which receives data from two measuring points 40, one of which is located near the junction of the first exhaust air bypass 33 into the working chamber 10, while the other is positioned where the first Exhaust air bypass 33 goes from the rear discharge section 39.
  • Measuring lines 41 extend from the two measuring points 40 to the differential pressure sensor in the system control unit 6, which connects a signal line 42 to the second exhaust air actuator 340.
  • the system control unit 6 is connected to the fan B and the exhaust air actuator 32 in the exhaust unit b5.
  • the arrangement for the pressure-free actuation of the first exhaust air control element 31 functions as follows: Before the planned opening or closing of the In response to the differential pressure detected by the differential pressure sensor, the first exhaust air control element 31 first acts on the second exhaust air control drive 340 and the fan B in the exhaust air unit b5, the fan B being slowly started, the second exhaust air control element 34 opened, and a relatively small amount of air is conveyed from the working chamber 10 into the external environment U via the first exhaust air bypass 33.
  • This air drawn from the interior 18 enters the first exhaust air bypass 33 from the working chamber 10 and flows via the second exhaust air control element 34 into the rear discharge section 39 of the discharge line 3 and from there to the fan B, which passes the air into the filter plenum Fp and through promotes the air filter F into the outflow space 30 into the external environment U.
  • air is conveyed from the compressed air source 5 into the circulating air zone 11 via the compressed air line 57 and the compressed air control element 51.
  • the second exhaust air control element 34 Since the second exhaust air control element 34 with its large nominal diameter causes only a small flow resistance with the low air throughput over the entire first exhaust air bypass 33, there is practically no pressure drop via the first exhaust air bypass 33 - in the working chamber 10 and upstream in front of the first exhaust air control element 31, there is at least almost the same Pressure -, so that a differential pressure of essentially zero has also been established on both sides of the first exhaust air control element 31. After the system control unit 6 has determined the eliminated pressure difference, the latter acts on the first exhaust air actuator 32, which activates the first exhaust air actuator 31 without generating pressure surges in the working chamber 10.
  • This sequence of figures shows an isolator 1 with a working chamber 10 of larger dimensions with apparatus equipment duplicated in principle compared to FIG. 5A.
  • a further supply air unit a2 and an exhaust air unit b2 have been added, the latter being equipped in the supply air unit a2 with respect to its first exhaust air bypass 33 analogous to the first supply air bypass 23.
  • the insulator 1 now comprises two supply air units a2 and two exhaust air units b2, b5, each of which is lie half of the interior 18, and have a first supply air bypass 23 of the first variant or a first exhaust air bypass 33 of the first variant.
  • the exhaust air unit b2 is neither provided with a second exhaust air bypass 35 nor with a safety line 350 and a safety valve 360 arranged therein.
  • the openings of the two first supply air bypasses 23 into the working chamber 10 with the measuring points 40 present at the end of the measuring lines 41 are preferably positioned in the lower region of the working chamber 10, near the entry into the return air duct 14.
  • the outlets of the first two exhaust air bypasses 33 from the working chamber 10 with the measuring points 40 provided at the end of the measuring lines 41 are preferably installed in the lower region of the working chamber 10, as far as possible from the mouths of the first supply air bypasses 23.
  • the supply air unit a3 has a first supply air bypass 23 according to the invention of a second variant and an associated device for differential pressure control.
  • This first supply air bypass 23 goes in front of the first supply air control element 21 from the front supply line section 28 of the supply line 2 and opens into the chamber directly behind the first supply air control element 21 in the rear supply line section 29.
  • the device for differential pressure control initially includes the differential pressure sensor, which is preferably provided in the system control unit 6 and receives data from the two measuring points 40, one of the measuring points 40 being arranged in the opening of the first supply air bypass 23 in the rear supply line section 29, while the other measuring point 40 is located where the first supply air bypass 23 goes from the front supply section 28.
  • 40 of both measuring points Measuring lines 41 extend to the differential pressure sensor in the system control unit 6, the latter being connected to the second supply air actuator 240 by a signal line 42.
  • the system control unit 6 is coupled to the fan B and the first supply air actuator 22 in the supply air unit a3.
  • the arrangement for actuating the first supply air control element 21 without pressure surges works as described below: Before a planned opening or closing of the first supply air control element 21, the system control unit 6 first controls the second supply air control drive 240 and the fan B in response to the differential pressure determined by the differential pressure sensor Supply air unit a3 on, fan B slowly starting up, second supply air control element 24 opened, and a relatively small amount of air being conveyed via first supply air bypass 23.
  • This supplied air flows from the fan B into the filter plenum Fp, from where the air passes through the air filter F into the outflow chamber 20, from which it flows via the front supply section 28 of the supply line 2, the first supply air bypass 23 and the rear supply section 29 into the circulating air zone 11 arrives.
  • air is released into the external environment U via the second exhaust air bypass 35.
  • the outflow takes place from the filter plenum Fp in the air recirculation unit d via the second exhaust air bypass 35, the third exhaust air control element 36, the rear discharge section 39, via the fan B, into the filter plenum Fp, from where the air through the air filter F into the outflow space 30 and out the latter finally flows into the outer environment U.
  • the supply air unit a3 and the exhaust air unit b4 remain outside the interior 18.
  • the system control unit 6 determines the elimination of the pressure difference and acts on the first supply air actuator 22 the first supply air control element 21 is activated, this switching process now no longer causing critical pressure fluctuations in the working chamber 10.
  • first supply air bypass 23 of the second variant it is ensured that when the system control unit 6 determines a pressure difference of zero directly at the first supply air control element 21, the pressures on the chamber and the outside are the same. In the case of the first supply air bypass 23 of the first variant, a residual pressure difference could remain despite the fact that the system control unit 6 has determined a pressure difference of zero, but directly on the first supply air control element 21, since one of the measuring points 40 is at a greater distance from the first supply air control element 21 in the Working chamber 10 is arranged.
  • the first supply air bypass 23 of the second variant may thus perform the task even more precisely than the first supply air bypass 23 of the first variant fulfill.
  • the exhaust air unit b6 is now equipped with a first exhaust air bypass 33 according to the invention of a second variant and an associated device for differential pressure control.
  • the supply air unit a3 and the exhaust air unit b6 are, as previously, outside the interior 18.
  • This first exhaust air bypass 33 goes downstream of the first exhaust air control element 31 from the rear discharge section 39 of the discharge line 3 and opens on the chamber side of the first exhaust air control element 31 in the vicinity of the front discharge section 38.
  • a second one connected to a second exhaust air control drive 340
  • Exhaust air actuator 34 installed, the second exhaust air actuator 340 preferably being an electric motor M. It has proven to be advantageous to use a second exhaust air control element 34 with a large nominal size, so that only a small flow resistance arises.
  • the device for differential pressure control in turn advantageously includes one Differential pressure sensor contained in the system control unit 6, which receives data from two measuring points 40, one of which is located near the junction of the first exhaust air bypass 33 in the rear discharge section 39, while the other measuring point 40 is located at the junction of the first exhaust air bypass 33 is positioned in the front derivative section 38.
  • Two measuring lines 41 run from the two measuring points 40 to the differential pressure sensor in the system control unit 6, which is connected to the second exhaust air actuator 340 via a signal line 42.
  • the system control unit 6 is connected to the fan B and the exhaust air actuator 32 in the exhaust air unit b6.
  • the arrangement for actuating the first exhaust air control element 31 without pressure surges works as follows: Before the first exhaust air control element 31 is opened or closed, the system control unit 6 first controls the second exhaust air control drive 340 and the fan B in the exhaust air unit b6, depending on the differential pressure determined by the differential pressure sensor the fan B is started up moderately, the second exhaust air control element 34 is opened, and a relatively small amount of air is conveyed from the front exhaust section 38 of the exhaust 3 via the first exhaust air bypass 33 into the external environment U.
  • This air taken from the front duct section 38 flows from the recirculation zone 11 into the front duct section 38 and from there passes via the first exhaust air bypass 33 and the second exhaust air control element 34 into the rear duct section 39 of the duct 3 and further to the fan B, which Promotes air into the filter plenum Fp and through the air filter F into the outflow space 30 into the external environment U.
  • the amount of air removed from the circulating air zone 11 is replaced by air introduced from the compressed air source 5 and into the circulating air zone 11 via the compressed air line 57 and the compressed air control element 51.
  • the second exhaust air control element 34 Since the second exhaust air control element 34 with its large nominal diameter causes only a small flow resistance over the entire first exhaust air bypass 33 with the low air throughput, there is practically no pressure drop across the first exhaust air bypass 33, so that there is a pressure on both sides of the first exhaust air control element 31 Differential pressure of basically zero. If the system control unit 6 has detected the elimination of the pressure difference, the exhaust air actuating drive 32 is actuated, which actuates the first exhaust air actuating element 31 without generating questionable pressure surges in the working chamber 10.
  • the first exhaust air bypass 33 of the second variant it is ensured that when the system control unit 6 determines a pressure difference of zero directly at the first exhaust air control element 31, the same pressure prevails on both sides thereof.
  • the first exhaust air bypass 33 of the first variant on the other hand, it cannot be ruled out that despite determination of a pressure difference of zero by the pressure difference meter, but in the immediate vicinity of the first exhaust air control element 31, different pressures prevail on both sides, since one of the measuring points 40 is distant from the first exhaust air control element 31 in the Working chamber 10 is arranged. Since the pressure fluctuations are minimal if there is the same pressure on both sides in the vicinity of the first exhaust air control member 31, the first exhaust air bypass 33 of the second variant may therefore have a certain advantage over the first exhaust air bypass 33 of the first variant.
  • FIGS. 9A and 9B This sequence of figures shows an isolator 1 with a working chamber 10 of larger dimensions with an apparatus structure which is in principle doubled compared to FIG. 8A.
  • An additional supply air unit a3 and an exhaust air unit b3 are added, the latter being equipped with the first exhaust air bypass 33 - apart from the inverted flow direction - identically to the first supply air bypass 23 in the supply air unit a3.
  • the insulator 1 now has two supply air units a3 and two exhaust air units b3, b6, which are each arranged outside the interior 18 and are equipped with a first supply air bypass 23 of the second variant or a first exhaust air bypass 33 of the second variant.
  • the exhaust air unit b3 has neither a second exhaust air bypass 35 nor a safety line 350 and a safety valve 360 arranged therein.

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Abstract

Das Verfahren und die Apparatur betriff die Druckregelung in einer gegenüber der äusseren Umgebung (U) abgeschirmten Arbeitskammer (10) eines Isolators (1) beim Öffnen oder Schliessen des Isolators (1) gegenüber der äusseren Umgebung (U) mit dem Ziel, kritische Druckstösse in der Arbeitskammer (10) zu vermeiden. Die Arbeitskammer (10) hat einen Zugang zum Einbringen und Ausbringen des zu behandelnden Produkts. Aus einer Umluftzone (11) wird der Arbeitskammer (10) gereinigte Luft zugeführt, und in die Umluftzone (11) gelangt aus der Arbeitskammer (10) Luft über einen Rückluftkanal (14), die zusammen einen Innen raum (18) bilden. Am Isolator (1) ist eine Zulufteinheit (a3) vorgesehen, die einen Zuluftventilator (B) und ein absperrbares erstes Zuluftstellorgan (21)aufweist, das zwischen dem Zuluftventilator (B) und dem Innenraum (18) angeordnet ist. Ferner besitzt der Isolator (1) eine Ablufteinheit (b6), die einen Abluftventilator (B) und ein absperrbares erstes Abluftstellorgan (31) aufweist, das zwischen dem Abluftventilator (B) und dem Innenraum (18) angeordnet ist. Der Phasenwechsel als Umschaltvorgang am ersten Zuluftstellorgan (21) und ersten Abluftstellorgan (31), vom geschlossenen in den geöffneten Zustand oder umgekehrt, wird in folgenden Schritten durchgeführt: Zuerst misst man den Differenzdruck beidseits des ersten Zuluftstellorgans (21) und/oder beidseits des ersten Abluftstellorgans (31). Danach werden zumindest im Prinzip gleiche Drücke beidseits des ersten Zuluftstellorgans (21) und/oder beidseits des ersten Abluftstellorgans (31) hergestellt. Schliesslich führt man den Umschaltvorgang am ersten Zuluftstellorgan (21) und ersten Abluftstellorgan (31) aus.

Description

Verfahren und Apparatur für den Phasenwechsel in einem Isolator
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Druckregelung in einem Isolator, welcher eine gegen die äussere Umgebung abgeschirmte Arbeitskammer aufweist. Die Arbeitskammer solcher Isolatoren wird mit gereinigter, vorzugsweise turbulenzarmer Verdrängungsströmung versorgt. Isolatoren werden in zwei grundsätzlich verschiedenen Anwendungen betrieben. Im ersten Fall ist in der Arbeitskammer ein darin gehandhabtes Produkt vor Verunreinigungen aus der Umgebung des Isola- tors zu schützen, wie z.B. bei der Durchführung von Sterilitätstests von pharmazeutischen Produkten. Um dieses abzusichern, wird die Arbeitskammer hermetisch mit einem gegenüber der Umgebung erhöhten Druck betrieben, so dass bei einem Leckschaden durch das Druckgefälle keinesfalls Umgebungsluft von aus- sen in die Arbeitskammer strömt.
Im zweiten Fall werden in der Arbeitskammer toxisch belastete Produkte gehandhabt, wobei keine schädlichen Substanzen aus der Kammer in die Umgebung gelangen dürfen, wie z.B. beim Abfüllen von Giftstoffen oder bei Forschungsexperimenten. Zur Absicherung dieser Verhältnisse wird die Arbeitskammer unter einen gegenüber der Umgebung verringerten Druck gesetzt. Dies gewährleistet, dass bei einem Leckschaden nur Umgebungsluft von aussen in die Arbeitskammer gelangen könnte und die entgegengesetzte Strömungsrichtung ausgeschlossen ist.
Speziell befasst sich die Erfindung mit einem Verfahren zur Druckregelung in der Arbeitskammer bei Phasenwechsel, d.h. beim Öffnen oder Schliessen des Isolators gegenüber der Umgebung, wie insbesondere im Übergang von der im geschlossenen Zustand durchgeführten Dekontamination zum Spülvorgang mit geöffnetem Isolator praktiziert. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorricht- ung zur Durchführung des Verfahrens für den Betrieb des Isolators. Stand der Technik
Die Figuren 1A bis 1E veranschaulichen eine vormals benutzte Anordnung. Die für die Behandlung von Produkten unter Reinraumbedingungen vorgesehene Arbeitskammer 10 befindet sich im Inneren eines Gehäuses, welches den Isolator 1 gegen die äussere Umgebung U begrenzt und auf einem Untergestell 15 ruht. Oberhalb der Arbeitskammer 10 befindet sich die Umluftzone 11, wobei zwischen der Arbeitskammer 10 und der Umluftzone 11 eine Trennwand 12 vorhanden ist. Zum Einbringen und Ausbringen des zu behandelnden Produkts hat die Arbeitskammer 10 zumindest einen Zugang (hier nicht dargestellt). Seitlich besitzt die Arbeitskammer 10 eine Zwischenwand 13, hinter welcher sich der durch die Gehäusewand von der ausseren Umgebung U abgegrenzte Rückluftkanal 14 aufwärts erstreckt. Der Rückluftkanal 14 mündet in Höhe der Trennwand 12 in die Umluftzone 11 ein und beginnt in einem unteren Bereich der Arbeitskammer 10. Die Arbeitskammer 10 bildet zusammen mit der Umluftzone 11 und dem Rück- luftkanal 14 den Innenraum 18. In der Umluftzone 11 sind in gleichen Abständen nebeneinander drei Umlufteinheiten cO angeordnet, die jeweils aus einem von einem Motor M angetriebenen Ventilator B, einem stromabwärts anschliessenden Filterplenum Fp und einem nachgeschalteten Luftfilter F bestehen. Eine am Isolator 1 tätige Bedienperson kann über die Zugriffseinheit z in der Frontscheibe 16 durch nicht dargestellte über die Zugriffsöffnungen 17 zugängliche herkömmliche Handschuhe in die Arbeitskammer 10 hineinlangen und zu behandelnde Produkte greifen.
Im Betrieb saugen die Ventilatoren B in den Umlufteinheiten cO Luft aus der Um- luftzone 11 an und befördern diese zunächst in die benachbarten Filterplenen Fp, von wo die Luft weiter durch die angrenzenden Luftfilter F in die Arbeitskammer 10 strömt. Oben auf dem Isolator 1, ausserhalb des Innenraums 18, befindet sich die Zulufteinheit aO zur Zuführung und Reinigung von Frischluft sowie eine Ablufteinheit bO als Auslass für das Luftgemisch aus von der Arbeitskammer 10 rückge- führter belasteter Luft und zugegebener Frischluft. Die Zulufteinheit aO umfasst einen von einem Motor M angetriebenen Ventilator B, der Luft aus der Umgebung U ansaugt und in das anschliessende Filterplenum Fp fördert, dem der Filter F folgt. Über den Abströmraum 20 gelangt die gereinigte Luft in die Zuleitung 2 über deren vorderen Zuleitungsabschnitt 28 zu einem ersten Zuluftstellorgan 21, welches von einem ersten Zuluftstellantrieb 22 zwischen vollständiger Öffnung und Absperrung betätigt wird. Über einen hinteren Zuleitungsabschnitt 29 gelangt die Luft schliesslich in die Umluftzone 11.
Über den vorderen Ableitungsabschnitt 38 der Ableitung 3 wird Luft aus der Umluftzone 11 zum ersten Abluftstellorgan 31 geleitet, welches vom ersten Abluftstellantrieb 32 zwischen vollständiger Öffnung und Absperrung betätigt wird.
Für die Druckregelung in der Arbeitskammer 10 bei geöffnetem ersten Abluftstellorgan 31 und erstem Zuluftstellorgan 21 werden der Ventilator B in der Zulufteinheit aO und der Ventilator B in der Ablufteinheit bO mit unterschiedlichen Luftförderleistungen betrieben. Will man den Druck in der Arbeitskammer 10 anheben, so wird der Ventilator B in der Zulufteinheit aO mit einer höheren Luftförderleistung als der Ventilator B in der Ablufteinheit bO gefahren, so dass dem Innenraum 18 mehr Luft zugeführt als entnommen wird und folglich der Druck im Innenraum 18 ansteigt. Entsprechend läuft der Ventilator B in der Ablufteinheit bO mit einer gegenüber dem Ventilator B in der Zulufteinheit aO erhöhten Luftförderleistung, wenn der Druck in der Arbeitskammer 10 reduziert werden soll. In diesem Fall überwiegt die aus dem Innenraum 18 abgeführte Luftmenge, d.h. der Druck im Innenraum 18 sinkt.
An das erste Abluftstellorgan 31 schliesst der hintere Ableitungsabschnitt 39 an, welcher mit dem zugehörigen vom Motor M angetriebenen Ventilator B in der Ablufteinheit bO in Verbindung steht. Der Ventilator B führt die belastete Luft über das Filterplenum Fp dem Luftfilter F zu, um von hier gereinigt nach Passieren des Abströmraums 30 in die Umgebung U freigesetzt zu werden.
Im Innenraum 18 des Isolators 1, vorzugsweise in der Umluftzone 11, ist in der Regel ein nicht dargestelltes, an sich bekanntes Dekontaminations-System mit einem Verdampfer vorhanden, mit dem der Isolator 1 - bei speziellen Arbeitspro- zessen zusammen mit dem eingebrachten Produkt - sterilisiert wird. Dazu speist man den Verdampfer mit einem geeigneten Dekontaminationsmittel, wie z.B. Wasserstoffperoxyd.
Während der Dekontaminationsphase sind die Zuluft- und Abluftleitung 2,3 durch das jeweilige erste Zuluft- bzw. Abluftstellorgan 21,31 gasdicht verschlossen. Die hier gezeigte Isolatorausstattung bietet keine Möglichkeit, den Druck in der Arbeitskammer 10 bei geschlossenem Zustand zu regeln, was sich auch auf die beim Phasenwechsel stossartig auftretenden Druckschwankungen bezieht, die sich in die Arbeitskammer 10 ausbreiten und im überkritischen Fall sogar zu kurzzeitiger Invertierung des einzuhaltenden Sicherheitsdruckgefälles gegenüber der Umgebung U führen können. Somit genügt dieser apparative Aufbau den heutigen strengen Sicherheitsbestimmungen und Prozessanforderungen eigentlich nicht mehr.
Figuren 2A bis 2D
Als Weiterentwicklung hat die Anmelderin dann Isolatoren mit einer hinzugefügten Zweipunktregelung ausgestattet, die auch bei geschlossenem Isolator 1, d.h. bei abgesperrten ersten Zuluft- und Abluftstellorganen 21 ,31 , eine Druckregelung in der Arbeitskammer 10 ermöglicht. Der Druck in der Arbeitskammer 10 wird innerhalb eines Toleranzbereichs zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert als Abweichung von einem vorgegebenen Sollwert gehalten. Beispielswiese wird der Isolator 1 mit einem Sollwert-Differenzdruck gegenüber der ausseren Umgebung U von Δpsoii = 60 Pa betrieben; als minimaler Differenzdruck gilt Δpmin = 20 Pa und als maximaler Differenzdruck gilt Δpmax = 120 Pa.
Die Zweipunktregelung besteht zunächst aus einer Drucklufteinheit d, die eine Druckluftquelle 5 und eine sich von dieser in die Umluftzone 11 erstreckende Druckluftleitung 57 umfasst. In der Druckluftleitung 57 ist ein Druckluftstellorgan 51 installiert ist, das mit einem Druckluftstellantrieb 52 in Verbindung steht. Zur Zweipunktregelung gehört optional eine Justierleitung 56, welche vom Abström- raum 20 der Zulufteinheit aO abgeht und zwischen Druckluftquelle 5 und Druckluftstellorgan 51 in die Druckluftleitung 57 einmündet.
Die Ablufteinheit b4, welche sich wie die Zulufteinheit aO ausserhalb des Innen- raums 18 befindet, ist gegenüber der zuvor gezeigten Ablufteinheit bO mit einem zweiten Abluftbypass 35 erweitert, der das erste Abluftstellorgan 31 umgehend in das Filterplenum Fp der unter der Ablufteinheit b4 angeordneten Umlufteinheit d mündet und in dem ein mit einem dritten Abluftstellantrieb 37 verbundenes drittes Abluftstellorgan 36 vorgesehen ist. Zur Zweipunktregelung gehören ferner ein Drucksensor 43 in der Arbeitskammer 10, der über eine Signalleitung 42 an den Zweipunktregler 4 gekoppelt ist, der seinerseits über die Signalleitung 42 auf den dritten Abluftstellantrieb 37 und den Druckluftstellantrieb 52 wirkt.
Überschreitet der Druck in der Arbeitskammer 10 das zulässige Δpmax, wirkt der Zweipunktregler 4 auf den dritten Abluftstellantrieb 37, der das dritte Abluftstellorgan 36 öffnet, so dass Luft aus dem Filterplenum Fp der Umlufteinheit d über den zweiten Abluftbypass 35 abgeführt wird, bis sich in der Arbeitskammer 10 der Sollwert ΔpSoiι eingestellt hat, wonach das dritte Abluftstellorgan 36 wieder schliesst.
Unterschreitet der Druck in der Arbeitskammer 10 das zulässige Δpmjn, wirkt der Zweipunktregler 4 auf den Druckluftstellantrieb 52, der das Druckluftstellorgan 51 öffnet, worauf über die Druckluftleitung 57 Druckluft der Umluftzone 11 und folglich der Arbeitskammer 10 bis zum Erreichen des Sollwertes Δpson zugeführt wird, wonach sich das Druckluftstellorgan 51 wieder schliesst.
Zur Anhebung des Drucks in der Arbeitskammer 10 auf den Sollwert Δpson ist alternativ vorgesehen, dass der Zweipunktregler 4 beim Unterschreiten von Δpmjn zur Öffnung des Druckluftstellorgans 51 den Druckluftstellantrieb 52 ansteuert und den Ventilator B in der Zulufteinheit aO - falls dieser ausgeschaltet ist - in Gang setzt. Der Ventilator B befördert Luft durch das Filterplenum Fp und das Luftfilter F in den Abströmraum 20, von wo die Luft über die Justierleitung 56, die Druckluftleitung 57 und das Druckluftstellorgan 51 bis in die Umluftzone 11 gelangt. Nach dem sich in der Arbeitskammer 10 der Sollwert ΔpSOιι eingestellt hat, schliesst der Zweipunktregler 4 das Druckluftstellorgan 51 und der Ventilator B könnte ausgeschaltet werden.
Die Ablufteinheit b4 ist ferner gegenüber der Ablufteinheit bO um eine aus der Umluftzone 11 abgehende Sicherheitsleitung 350 erweitert, welche in den zweiten Abluftbypass 35 mündet und mit einem Sicherheitsventil 360 ausgestattet ist. Bei kritischem Überschreiten von Δpmax in der Umluftzone 11, z.B. in Folge einer zu hohen über die Druckluftleitung 57 zugespeisten und aufgrund eines Defekts über den zweiten Abluftbypass 35 unzureichend abgeführten Luftmenge, öffnet das Sicherheitsventil 360 automatisch. Diese Zweipunktregelung ist geeignet, im Zustand geschlossener erster Zuluft- bzw. Abluftstellorgane 21,31 den Druck in der Arbeitskammer 10 in einem vorgegebenen Bereich stabil zu halten. Beim Schlies- sen, insbesondere beim Öffnen des ersten Zuluft- bzw. Abluftstellorgans 21,31 entstehen jedoch stossartige Druckschwankungen in der Arbeitskammer 10. Bei geschlossenem ersten Zuluft- bzw. Abluftstellorgan 21 ,31 treten jeweils beidseits dieser Armaturen - stromabwärts davor bzw. dahinter - erhebliche Druckunter- schiede auf. Beim plötzlichen Öffnen der ersten Zuluft- bzw. Abluftstellorgane 21,31, wie es kurz vor der Spülphase nach der Dekontamination des Isolators 1 erfolgt, entsteht schlagartig ein Druckausgleich bei dem Luftmassen vom Bereich höheren Drucks in den Bereich des niederen Drucks flutartig überströmen.
Herrscht auf der der ausseren Umgebung U zugewandten Seite des ersten Abluftstellorgans 31 ein geringerer Druck als auf der gegenüber liegenden Seite, erfolgt die Ausgleichsströmung der Luftmassen in Richtung der ausseren Umgebung U. Dabei entsteht eine Unterdruckwelle, die sich über die Umluftzone 11 rasch in die Arbeitskammer 10 ausbreitet, wobei der Druck in der Arbeitskammer 10 abrupt unter den Minimalwert Δpmjn absackt. Herrscht auf der der ausseren Umgebung U zugewandten Seite des ersten Zuluftstellorgans 21 ein höherer Druck als auf der gegenüber liegenden Seite, erfolgt die Ausgleichsströmung der Luftmassen in den Isolator 1 hinein. Die dabei entstehende Überdruckwelle setzt sich über die Umluftzone 11 in die Arbeitskammer 10 fort, so dass hier der Druck plötzlich über den Maximalwert Δpmax springt. Hierbei ist eine gesteigerte Gefährdung gegeben, dass bei Undichtheiten des Isolators 1 Dekontaminationsmittel in die Umgebung U gelangt.
Ein Phasenwechsel von offenen ersten Zuluft- bzw. Abluftstellorganen 21 ,31 in deren Absperrzustand hingegen ist weniger problematisch, da der Isolator 1 am Ende eines Arbeitsprozesses bereits kontaminiert ist und für die Dekontamination vorbereitet wird.
Aufgabe der Erfindung
Angesichts des weiterhin nicht beherrschten Risikos, wonach insbesondere beim
Öffnen des Isolators, z.B. im Übergang von der Dekontamination zur Spülung oder sonstigen Phasenwechseln, durch enorme Druckschwankungen in der Arbeitskammer die Bandbreite der sicheren Druckdifferenz gegenüber der Umgebung mit Gefährdung des Personals durchbrochen wird, besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren anzugeben, mit welchem die Druckschwankungen beim Öffnen und Schliessen des Isolators verhindert oder zumindest weitgehend reduziert werden. Damit soll der Druck in der Arbeitskammer nicht mehr dem Bereich zwischen dem aus Sicherheitsgründen einzuhaltenden Maximal- bzw. Minimalwert enteilen.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, die apparativen Mittel zur Durchführung des Verfahrens für die Elimination der kritischen Druckschwankungen bei Phasenwechsel während des Betriebes des Isolators vorzuschlagen.
Übersicht über die Erfindung
Das Verfahren betrifft die Druckregelung in einer gegenüber der ausseren Umge- bung abgeschirmten Arbeitskammer eines Isolators beim Öffnen oder Schliessen des Isolators gegenüber der ausseren Umgebung. Die Arbeitskammer hat einen Zugang zum Ein- und Ausbringen des zu behandelnden Produkts. Der Isolator besitzt eine Umluftzone, aus welcher der Arbeitskammer gereinigte Luft zugeführt wird. In die Umluftzone wird Luft aus der Arbeitskammer über einen Rückluftkanal rückgeführt. Arbeitskammer, Umluftzone sowie Rückluftkanal bilden zusammen einen Innenraum. Am Isolator ist eine Zulufteinheit vorgesehen, die einen Zuluftventilator und ein absperrbares erstes Zuluftstellorgan aufweist, das zwischen dem Zuluftventilator und dem Innenraum angeordnet ist. Am Isolator ist eine Ablufteinheit mit einem Abluftventilator und einem absperrbaren ersten Abluftstellorgan vorhanden, das zwischen dem Abluftventilator und dem Innenraum angeordnet ist.
Kennzeichnend für das Verfahren ist, dass der Phasenwechsel als Umschaltvorgang am ersten Zuluftstellorgan und ersten Abluftstellorgan vom geschlossenen in den geöffneten Zustand oder umgekehrt in folgenden Schritten durchgeführt wird:
1. Messen des Differenzdrucks beidseits des ersten Zuluftstellorgans und/oder beidseits des ersten Abluftstellorgans;
2. Herstellen von zumindest im Prinzip gleicher Drücke beidseits des ersten Zuluftstellorgans und/oder beidseits des ersten Abluftstellorgans; und
3. Ausführung des Umschaltvorgangs am ersten Zuluftstellorgan und ersten Abluftstellorgan.
Nachstehend sind besonders vorteilhafte Details zum Druckregelverfahren angegeben: Zur Herstellung zumindest im Prinzip gleichen Drucks beidseits des ersten Zuluftstellorgans und/oder beidseits des ersten Abluftstellorgans, bei vollständig geschlossenem ersten Zuluftstellorgan und ersten Abluftstellorgan, wird der In- nenraum des Isolators auf der Seite der Zulufteinheit und auf der Seite der Ablufteinheit jeweils gegenüber der ausseren Umgebung unter Erzeugung einer Ausgleichsströmung mit möglichst geringem Strömungswiderstand geöffnet.
Zur Herstellung zumindest im Prinzip gleichen Drucks beidseits des ersten Zuluft- stellorgans wird ein das erste Zuluftstellorgan umgehender erster Zuluftbypass sowie ein in letzterem angeordnetes zweites Zuluftstellorgan genutzt. Entsprechend nutzt man zur Herstellung zumindest im Prinzip gleichen Drucks beidseits des ersten Abluftstellorgans einen das erste Abluftstellorgan umgehenden ersten Abluftbypass sowie ein in letzterem angeordnetes zweites Abluftstellorgan. Nach dem Ermitteln des Differenzdrucks beidseits des ersten Zuluftstellorgans wird zur Erzeugung der aus der Zulufteinheit generierten und in den Innenraum gerichteten Ausgleichsströmung mit möglichst geringem Strömungswiderstand durch den ersten Zuluftbypass das zweite Zuluftstellorgan weit geöffnet und der Zuluftventilator bei langsam steigender Förderleistung angefahren. Zusätzlich oder alternativ wird nach dem Ermitteln des Differenzdrucks beidseits des ersten Abluftstellorgans zur Erzeugung der aus dem Innenraum gesogenen und in die Ablufteinheit gerichteten Ausgleichsströmung mit möglichst geringem Strömungswiderstand durch den ersten Abluftbypass das zweite Abluftstellorgan weit geöffnet und der Abluftventilator bei langsam steigender Förderleistung angefahren. Nach Erreichen von zumindest im Prinzip gleicher Drücke beidseits des ersten Zuluftstellorgans und/oder des ersten Abluftstellorgans erfolgt der Umschaltvorgang am ersten Zuluftstellorgan und ersten Abluftstellorgan.
Der beidseits des ersten Zuluftstellorgans gemessene Differenzdruck wird an eine dem ersten Zuluftbypass zugeordnete Anlagensteuereinheit übertragen. Zur Erzeugung der Ausgleichsströmung, in Abhängigkeit vom verarbeiteten Differenzdruck, steuert die Anlagensteuereinheit einen zweiten Zuluftstellantrieb an und bewirkt das Anfahren des Zuluftventilators, wobei der Zuluftstellantrieb das zweite Zuluftstellorgan betätigt. Nach dem Erreichen von zumindest im Prinzip gleicher Drücke beidseits des ersten Zuluftstellorgans steuert die Anlagensteuereinheit einen ersten Zuluftstellantrieb an, welcher den Umschaltvorgang am ersten Zuluftstellorgan bewirkt.
Der beidseits des ersten Abluftstellorgans gemessene Differenzdruck wird an eine dem ersten Abluftbypass zugeordnete Anlagensteuereinheit übertragen. Zur Erzeugung der Ausgleichsströmung, in Abhängigkeit vom verarbeiteten Differenzdruck, steuert die Anlagensteuereinheit einen zweiten Abluftstellantrieb an und bewirkt zum anderen das Anfahren des Abluftventilators, wobei der zweite Abluftstellantrieb das zweite Abluftstellorgan betätigt. Nach dem Erreichen von zumindest im Prinzip gleicher Drücke beidseits des ersten Abluftstellorgans steuert die Anlagensteuereinheit einen ersten Abluftstellantrieb an, welcher den Umschaltvorgang am ersten Abluftstellorgan bewirkt.
Hinsichtlich der Kompensation der Ausgleichsströmung wird zu der von der Zuluft- einheit in den Innenraum geförderten Luftmenge ein korrespondierendes Volumen aus dem Innenraum über die Ablufteinheit in die äussere Umgebung abgeleitet, wobei ein Zweipunktregler in Abhängigkeit des Drucks im Innenraum den Luftdurchtritt durch die Ablufteinheit regelt. Zu der von der Ablufteinheit aus dem Innenraum gesogenen Luftmenge wird ein korrespondierendes Volumen dem In- nenraum über die Zulufteinheit oder eine Drucklufteinheit zugeführt, wobei ein Zweipunktregler in Abhängigkeit des Drucks im Innenraum den Luftdurchtritt durch die Zulufteinheit regelt.
Die Apparatur dient der Druckregelung in einem Isolator mit einer gegenüber der ausseren Umgebung abgeschirmten Arbeitskammer mit einem Zugang zum Einbringen und Ausbringen des zu behandelnden Produkts. Der Isolator hat ferner eine Umluftzone, aus welcher der Arbeitskammer gereinigte Luft zugeführt wird, wobei in die Umluftzone Luft aus der Arbeitskammer über einen Rückluftkanal rückgeführt wird. Arbeitskammer, Umluftzone sowie Rückluftkanal bilden zusam- men einen Innenraum. Zum Isolator gehören weiterhin eine Zulufteinheit, die einen Zuluftventilator und ein absperrbares erstes Zuluftstellorgan aufweist, das zwischen dem Zuluftventilator und dem Innenraum angeordnet ist. Der Isolator besitzt eine Ablufteinheit, die einen Abluftventilator und ein absperrbares erstes Abluftstellorgan aufweist, das zwischen dem Abluftventilator und dem Innenraum angeordnet ist.
Das Wesen der Apparatur besteht darin, dass Mittel zur Messung des Differenzdrucks beidseits des ersten Zuluftstellorgans und Mittel zur Herstellung zumindest im Prinzip gleichen Drucks beidseits des ersten Zuluftstellorgans vorhanden sind. Zusätzlich oder alternativ sind Mittel zur Messung des Differenzdrucks beidseits des ersten Abluftstellorgans und Mittel zur Herstellung zumindest im Prinzip gleichen Drucks beidseits des ersten Abluftstellorgans vorhanden. Nachstehend sind besonders vorteilhafte Details zur Apparatur angegeben: Die Mittel zur Herstellung zumindest im Prinzip gleichen Drucks beidseits des ersten Zuluftstellorgans umfassen einen das erste Zuluftstellorgan umgehenden ersten Zuluftbypass mit einem zweiten Zuluftstellorgan. Entsprechend umfassen die Mittel zur Herstellung zumindest im Prinzip gleichen Drucks beidseits des ersten Abluftstellorgans einen das erste Abluftstellorgan umgehenden ersten Abluftbypass mit einem zweiten Abluftstellorgan. Das zweite Zuluftstellorgan bzw. das zweite Abluftstellorgan sind vorzugsweise zwischen vollständiger Absperrung und vollständiger Öffnung variabel einstellbar.
Das erste Zuluftsteliorgan ist in einer Zuleitung installiert, die vorzugsweise aus einem vorderen und einem hinteren Zuleitungsabschnitt besteht, wobei der vordere Zuleitungsabschnitt zum Zuluftventilator führt und der hintere Zuleitungsabschnitt in die Umluftzone mündet. Das erste Abluftstellorgan ist in einer Ableitung installiert, die vorzugsweise aus einem vorderen und einem hinteren Ableitungsabschnitt besteht, wobei der vordere Ableitungsabschnitt in die Umluftzone mündet und der hintere Ableitungsabschnitt zum Zuluftventilator führt.
Der erste Zuluftbypass erstreckt sich vom vorderen Zuleitungsabschnitt in die Arbeitskammer oder mündet in den hinteren Zuleitungsabschnitt ein. Der erste Abluftbypass erstreckt sich vom hinteren Ableitungsabschnitt in die Arbeitskammer oder mündet in den vorderen Ableitungsabschnitt ein.
Das Mittel zur Messung des Differenzdrucks beidseits des ersten Zuluftstellorgans ist ein Differenzdrucksensor, der Drucksignale erhält, die in Messpunkten abgegriffen werden, wobei jeweils ein Messpunkt stromabwärts vor und ein weiterer Messpunkt stromabwärts hinter dem ersten Zuluftstellorgan angeordnet ist. Jeweils ein Messpunkt ist stromabwärts vor und ein weiterer Messpunkt stromabwärts hinter dem ersten Abluftstellorgan angeordnet. Der Differenzdrucksensor ist vorzugsweise in eine Anlagensteuereinheit integriert. Das Mittel zur Messung des Differenzdrucks beidseits des ersten Zuluftstellorgans und/oder des ersten Abluftstellorgans kann auch ein im ersten Zuluftbypass und/oder im ersten Abluftbypass angeordneter Durchflussmesser sein. Bei in die Arbeitskammer einmündendem ersten Zuluftbypass ist einer der Messpunkte im vorderen Zuleitungsabschnitt, vorzugsweise im Bereich der Abzweigung des ersten Zuluftbypasses, und der weitere Messpunkt in der Arbeitskam- mer, vorzugsweise im Bereich der Einmündung des ersten Zuluftbypasses, angeordnet.
Mündet der erste Zuluftbypass in den hinteren Zuleitungsabschnitt ein, so ist einer der Messpunkte im vorderen Zuleitungsabschnitt, vorzugsweise im Bereich der Abzweigung des ersten Zuluftbypasses, und der weitere Messpunkt im hinteren Zuleitungsabschnitt, vorzugsweise im Bereich der Einmündung des ersten Zuluftbypasses, angeordnet. Bei in die Arbeitskammer einmündendem ersten Abluftbypass ist einer der Messpunkte im hinteren Ableitungsabschnitt, vorzugsweise im Bereich der Abzweigung des ersten Abluftbypasses, und der weitere Messpunkt in der Arbeitskammer, vorzugsweise im Bereich der Einmündung des ersten Abluftbypasses, angeordnet. Mündet der erste Abluftbypass in den vorderen Ableitungsabschnitt ein, so ist einer der Messpunkte im vorderen Ableitungsabschnitt, vorzugsweise im Bereich der Abzweigung des ersten Abluftbypasses, und der wietere Messpunkt im hinteren Ableitungsabschnitt, vorzugsweise im Bereich der Einmündung des ersten Abluftbypasses, angeordnet.
Dem ersten Zuluftbypass ist eine Anlagensteuereinheit zugeordnet, die zum Erfassen des Differenzdrucks beidseits des ersten Zuluftstellorgans bestimmt ist und mit dem Zuluftventilator, dem ersten Zuluftstellorgan und dem zweiten Zuluft- stellorgan in Verbindung steht. Entsprechend ist dem ersten Abluftbypass eine Anlagensteuereinheit zugeordnet, die zum Erfassen des Differenzdrucks beidseits des ersten Abluftstellorgans bestimmt ist und mit dem Abluftventilator, dem ersten Abluftstellorgan und dem zweiten Abluftstellorgan in Verbindung steht.
Das erste Zuluftstellorgan ist mit einem ersten Zuluftstellantrieb, vorzugsweise ein Elektromotor, verbunden. Das erste Abluftstellorgan ist mit einem ersten Abluftstellantrieb und das zweite Zuluftsstellorgan mit einem zweiten Zuluftstellantrieb verbunden. Das zweite Abluftstellorgan ist mit einem zweiten Abluftstellantrieb verbunden. Bei den Stellantrieben handelt es sich vorzugsweise um Elektromotoren. Die dem ersten Zuluftbypass zugeordnete Anlagensteuereinheit steht mit dem ersten Zuluftstellantrieb und dem zweiten Zuluftstellantrieb in Verbindung. Die dem ersten Abluftbypass zugeordnete Anlagensteuereinheit ist mit dem ers- ten Abluftstellantrieb und dem zweiten Abluftstellantrieb verbunden.
In der Umluftzone ist mindestens eine Umlufteinheit angeordnet, welche zunächst einen von einem Motor angetriebenen Umluftventilator zur Förderung von Luft aus der Umluftzone in die Arbeitskammer umfasst. Ferner gehören zur Umlufteinheit ein stromabwärts vor dem Umluftventilator angeordnetes Filterplenum sowie ein stromabwärts vor dem Filterplenum angeordneter Luftfilter, welcher an die Arbeitskammer grenzt. Am Isolator ist eine Zweipunktregelung vorgesehen, welche einen zweiten Abluftbypass umfasst, der vom hinteren Ableitungsabschnitt abgeht, in das Filterplenum einer Umlufteinheit mündet und in dem ein mit einem dritten Abluftstellantrieb verbundenes drittes Abluftstellorgan installiert ist. Zusätzlich oder alternativ zum zweiten Abluftbypass umfasst die Zweipunktregelung einen zweiten Zuluftbypass, welcher vom vorderen Zuleitungsabschnitt abgeht, in das Filterplenum einer Umlufteinheit mündet und in dem ein mit einem dritten Zuluftstellantrieb verbundenes drittes Zuluftstellorgan vorgesehen ist. Die Zwei- punktregelung beinhaltet weiterhin einen in der Arbeitskammer angeordneten Drucksensor, der mit einem Zweipunktregler verbunden ist, sowie eine Druckluftquelle, an die eine in die Umluftzone mündende, mit einem Druckluftstellorgan versehene Druckluftleitung angeschlossen ist. Das Druckluftstellorgan ist mit einem Druckluftstellantrieb verbunden.
Bei Vorhandensein eines zweiten Abluftbypasses ist der Zweipunktregler mit dem dritten Abluftstellantrieb und dem Druckluftstellantrieb verbunden. Bei Vorhandensein eines zweiten Zuluftbypasses ist der Zweipunktregler mit dem dritten Zuluftstellantrieb und dem Druckluftstellantrieb verbunden. In der Zulufteinheit ist ein Luftfilter, welches ein Filterplenum aufweisen kann, zur Reinigung der aus der ausseren Umgebung in den Isolator strömenden Luft stromabwärts vor dem Zuluftventilator angeordnet. In der Ablufteinheit ist ein Luftfilter, welches ein Filterplenum aufweisen kann, zur Reinigung der aus dem Isolator in die äussere Um- gebung abgeführten Luft stromabwärts vor dem Abluftventilator angeordnet. Im Innenraum des Isolators ist ein Dekontaminations-System mit einem Verdampfer vorhanden.
Kurzbeschreibung der beigefügten Zeichnungen
Es zeigen:
Figur 1A - den prinzipiellen apparativen Aufbau eines Isolators gemäss dem Stand der Technik;
Figur 1 B - die Zulufteinheit aus Figur 1A, in vergrösserter Darstellung; Figur 1C - die Ablufteinheit aus Figur 1A, in vergrösserter Darstellung;
Figur 1D - eine Umlufteinheit aus Figur 1A, in vergrösserter Darstellung;
Figur 1E - die Zugriffseinheit aus Figur 1A, in vergrösserter Darstellung;
Figur 2A - den Aufbau des Isolators gemäss Figur 1A, erweitert mit einer Zwei- punktregelung gemäss dem Stand der Technik;
Figur 2B - eine Umlufteinheit aus Figur 2A, in vergrösserter Darstellung;
Figur 2C - die Ablufteinheit aus Figur 2A, in vergrösserter Darstellung;
Figur 2D - die Drucklufteinheit aus Figur 2A, in vergrösserter Darstellung;
Figur 3A - den Aufbau gemäss Figur 2A, mit erfind ungsgemäss erweiterter Zulufteinheit; Figur 3B - die Zulufteinheit aus Figur 3A, in vergrösserter Darstellung;
Figur 4A - den Aufbau gemäss Figur 2A, erweitert mit einem ertlndungsgemäs- sen ersten Zuluftbypass erster Variante;
Figur 4B - die Zulufteinheit aus Figur 4A, in vergrösserter Darstellung;
Figur 5A - den Aufbau gemäss Figur 4A, erweitert mit einem erfindungsgemäs- sen ersten Abluftbypass erster Variante; Figur 5B - die Ablufteinheit aus Figur 5A, in vergrösserter Darstellung;
Figur 6A - den prinzipiellen apparativen Aufbau eines Isolators mit zwei Zuluft- und zwei Ablufteinheiten sowie diesen zugeordneten ersten Zuluft- und Abluftbypässen erster Variante; Figur 6B - eine Ablufteinheit aus Figur 6A, in vergrösserter Darstellung; Figur 6C - das vergrösserte Detail X1 aus Figur 6A; Figur 6D - das vergrösserte Detail X2 aus Figur 6A;
Figur 7A - den Aufbau gemäss Figur 2A, erweitert mit einem erfindungsgemäs- sen ersten Zuluftbypass zweiter Variante;
Figur 7B - die Zulufteinheit aus Figur 7A, in vergrösserter Darstellung;
Figur 8A - den Aufbau gemäss Figur 7A, erweitert mit einem erfindungsgemässen ersten Abluftbypass zweiter Variante; Figur 8B - die Ablufteinheit aus Figur 8A, in vergrösserter Darstellung;
Figur 9A - den prinzipiellen apparativen Aufbau eines Isolators mit zwei Zuluft- und zwei Ablufteinheiten sowie diesen zugeordneten ersten Zuluft- und Abluftbypässen zweiter Variante; und Figur 9B - eine Ablufteinheit gemäss Figur 9A, in vergrösserter Darstellung.
Ausführungsbeispiel
Anhand der beiliegenden Zeichnungen erfolgt nachstehend die detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele zum apparativen Aufbau und zur Funktionsweise der erfindungsgemässen Druckregelung in einem Isolator, teilweise in mehreren Varianten.
Für die gesamte weitere Beschreibung gilt folgende Festlegung. Sind in einer Figur zum Zweck zeichnerischer Eindeutigkeit Bezugsziffern enthalten, aber im unmittelbar zugehörigen Beschreibungstext nicht erläutert, so wird auf deren Erwähnung in vorangehenden Figurenbeschreibungen Bezug genommen. Im Interesse der Übersichtlichkeit wird auf die wiederholte Bezeichnung von Bauteilen in nachfolgenden Figuren zumeist verzichtet, sofern zeichnerisch eindeutig erkennbar ist, dass es sich um "wiederkehrende" Bauteile handelt.
Figuren 3A und 3B
Es wurde herausgefunden, dass sich die beim Öffnen bzw. Schliessen der ersten Zuluft- bzw. Abluftstellorgane 21,31 entstehenden Druckschwankungen vermeiden oder zumindest so weit abschwächen lassen, dass der Druck in der Arbeits- kammer 10 gegenüber dem Druck in der ausseren Umgebung U in jedem Fall innerhalb des Sicherheitsbereichs zwischen zulässigem Maximaldruck Δpmax und Minimaldruck Δpmin gehalten wird, wenn man vor dem Öffnen bzw. Schliessen der ersten Zuluft- bzw. Abluftstellorgane 21 ,31 den auf beiden Seiten der ersten Zuluft- bzw. Abluftstellorgane 21,31 herrschenden Druck auf das gleiche Niveau bringt.
Als Minimallösung wird in Erweiterung des bisherigen apparativen Aufbaus gemäss Figur 2A in der ausserhalb des Innenraums 18 liegenden Zulufteinheit a1 eine Differenzdruckmessung vorgesehen und zwar zwischen einem Messpunkt 40 im vorderen Zuleitungsabschnitt 28 der Zuleitung 2 - vor dem ersten Zuluftstellorgan 21 - sowie einem Messpunkt 40 im hinteren Zuleitungsabschnitt 29 - nach dem ersten Zuluftstellorgan 21. Die in den Messpunkten 40 abgegriffenen Drucksignale werden über die jeweilige Messleitung 41 einem Differenzdruckmesser 7 übermittelt, der in diesem Aufbau als separates Bauteil installiert ist, aber vorteilhaft in eine hier nicht gezeigte Anlagensteuereinheit integriert sein könnte. Die Anlagensteuereinheit würde adäquat zum ermittelten Differenzdruck nach Signalauswertung - manuell oder automatisch - auf die Zweipunktregelung in der Drucklufteinheit d und der Ablufteinheit b4 einwirken, wobei letztere ebenfalls ausserhalb des Innenraums 18 liegt.
Besteht auf der Kammerseite, d.h. im hinteren Zuleitungsabschnitt 29, ein höherer Druck als auf der Aussenseite, d.h. im vorderen Zuleitungsabschnitt 28, so wird der dritte Abluftstellantrieb 37 zur Öffnung des dritten Abluftstellorgans 36 ange- steuert, damit über den zweiten Abluftbypass 35 Luft aus dem Innenraum 18 abströmt und folglich dort der Druck sinkt, bis sich Druckgleichheit an beiden Messpunkten 40, also auf der Kammer- und der Aussenseite, eingestellt hat. Soll die Abfuhr von Luft aus dem Innenraum 18 bei erhöhtem Durchsatz erfolgen, wird zusätzlich der Ventilator B in der Ablufteinheit b4 angesteuert.
Wird hingegen auf der Kammerseite ein geringerer Druck als auf der Aussenseite ermittelt, erfolgt eine Ansteuerung des Druckluftstellantriebs 52 zur Öffnung des Druckluftstellorgans 51, worauf Luft aus der Druckluftquelle 5 über die Druckluftleitung 57 in die Umluftzone 11 eingespeist wird, bis die Druckdifferenz zwischen Kammer- und Aussenseite aufgehoben ist. Der Druckluft kann Luft aus der ausseren Umgebung U zugesetzt werden. Dazu fährt man den Ventilator B in der Zu- lufteinheit a1 an, der Luft aus der ausseren Umgebung U über das Filterplenum Fp, den Filter F und den Abströmraum 20 in die Justierleitung 56 und von dort in die Druckluftleitung 57 fördert, von wo sie gemeinsam mit der Luft aus der Druckluftquelle 5 in die Umluftzone 11 gelangt. Schliesslich ist es auch möglich, die Luftmenge, die dem Innenraum 18 zuzuführen ist, um auf der Kammerseite das gleiche Druckniveau wie auf der Aussenseite des Zuluftstellorgans 21 herzustellen, allein aus der ausseren Umgebung U zu beziehen und auf die Zufuhr von Druckluft aus der Quelle 5 zu verzichten. Nach Herstellung gleicher Drücke zwischen Kammer- und Aussenseite kann der Isolator 1 in eine andere Betriebsphase durch Betätigen der ersten Zuluft- bzw. Abluftstellorgane 21,31 - z.B. aus voll- ständig geschlossenem Zustand in die gänzlich offene Stellung - umgeschaltet werden, ohne wie bis anhin kritische Druckstosse auszulösen. Dieser Vorgang wird im weiteren Text verkürzt als "druckstossfreies Betätigen" der ersten Stellorgane 21,31 bezeichnet.
Figuren 4A und 4B
In Ergänzung der in Figur 2A gezeigten Anordnung hat die Zulufteinheit a2 einen erfindungsgemässen ersten Zuluftbypass 23 erster Variante sowie eine zugehörige Einrichtung zur Differenzdruckregelung. Dieser erste Zuluftbypass 23 zweigt vor dem ersten Zuluftstellorgan 21 vom vorderen Zuleitungsabschnitt 28 der Zulei- tung 2 ab und führt in den unteren Bereich der Arbeitskammer 10. Im ersten Zuluftbypass 23 sitzt ein zweites Zuluftstellorgan 24, dem ein zweiter Zuluftstellantrieb 240, vorzugsweise ein Elektromotor M zugeordnet ist. Vorteilhaft ist das zweite Zuluftstellorgan 24 von grosser Nennweite und verursacht somit einen nur kleinen Strömungswiderstand. Die Einrichtung zur Differenzdruckregelung um- fasst zunächst den Differenzdrucksensor, der vorteilhaft integraler Bestandteil der Anlagensteuereinheit 6 ist und Signale von zwei Messpunkten 40 erhält. Einer der Messpunkte 40 ist in unmittelbarer Nähe der Einmündung des ersten Zuluftbypasses 23 in die Arbeitskammer 10 angeordnet, während sich der andere Mess- punkt 40 dort befindet, wo der erste Zuluftbypass 23 vom vorderen Zuleitungsabschnitt 28 abzweigt. Von beiden Messpunkten 40 erstrecken sich Messleitungen 41 zum Differenzdrucksensor in der Anlagensteuereinheit 6, welche über eine Signalleitung 42 mit dem zweiten Zuluftstellantrieb 240 verbunden ist. In der kom- pletten Verschaltung steht die Anlagensteuereinheit 6 mit dem Ventilator B und dem ersten Zuluftstellantrieb 22 in der Zulufteinheit a2 in Verbindung.
Die Anordnung zum druckstossfreien Betätigen des ersten Zuluftstellorgans 21 arbeitet wie folgt: Vor einem beabsichtigten Öffnen oder Schliessen des ersten Zuluftstellorgans 21 wirkt die Anlagensteuereinheit 6 in Abhängigkeit des von dem Differenzdrucksensor ermittelten Differenzdrucks als erstes auf den zweiten Zuluftstellantrieb 240 und den Ventilator B in der Zulufteinheit a2, wobei der Ventilator B langsam hochgefahren, das zweite Zuluftstellorgan 24 geöffnet, und eine vergleichsweise geringe Luftmenge durch den ersten Zuluftbypass 23 in die Arbeitskammer 10 geleitet wird. Diese zugespeiste Luft tritt nach dem Ventilator B in das Filterplenum Fp ein, von wo die Luft durch das Luftfilter F in den Abströmraum 20 gelangt und aus diesem über den vorderen Zuleitungsabschnitt 28 der Zuleitung 2 in den ersten Zuluftbypass 23 strömt.
Äquivalent zur der Arbeitskammer 10 zugeführten Luftmenge wird über den zweiten Abluftbypass 35 Luft in die äussere Umgebung U abgegeben. Der Abfluss erfolgt vom Filterplenum Fp in der Umlufteinheit d über den zweiten Abfluftby- pass 35, das dritte Abluftstellorgan 36, den hinteren Ableitungsabschnitt 39, über den Ventilator B, in das Filterplenum Fp, von wo die Luft durch das Luftfilter F in den Abströmraum 30 und aus letzterem schliesslich in die äussere Umgebung U strömt. Die Zulufteinheit a2 mit dem ersten Zuluftstellorgan 21 sowie die Ablufteinheit b4 mit dem ersten Abluftstellorgan 31 sind ausserhalb des Innenraums 18 angeordnet.
Da das zweite Zuluftstellorgan 24 mit seiner grossen Nennweite bei dem geringen Luftdurchsatz über den gesamten ersten Zuluftbypass 23 nur einen kleinen Strömungswiderstand verursacht, fällt über die Erstreckung des ersten Zuluftbypasses 23 praktisch kein Druck ab - in der Arbeitskammer 10 und stromaufwärts vor dem ersten Zuluftstellorgan 21 herrscht zumindest nahezu gleicher Druck -, so dass sich auch beidseits des ersten Zuluftstellorgans 21 ein Differenzdruck von im Prinzip Null ergibt. Die Anlagensteuereinheit 6 detektiert das Verschwinden der Druck- differenz und steuert den ersten Zuluftstellantrieb 22 an, der das erste Zuluftstellorgan 21 betätigt, wobei dieser Umschaltvorgang nun keine Druckstosse mehr in der Arbeitskammer 10 verursacht.
Figuren 5A und 5B Als Aufrüstung gegenüber der in Figur 4A gezeigten Anordnung ist jetzt die ausserhalb des Innenraums 18 angeordnete Ablufteinheit b5 mit einem erfindungsgemässen ersten Abluftbypass 33 erster Variante sowie einer zugehörigen Einrichtung zur Differenzdruckregelung erweitert.
Dieser erste Abluftbypass 33 zweigt hinter dem ersten Abluftstellorgan 31 vom hinteren Ableitungsabschnitt 39 der Ableitung 3 ab und führt in den unteren Bereich der Arbeitskammer 10. Im ersten Abluftbypass 33 ist ein zweites Abluftstellorgan 34 vorgesehen, das mit einem zweiten Abluftstellantieb 340, vorzugsweise ein Elektromotor M, verbunden ist. Das zweite Abluftstellorgan 34 sollte von gros- ser Nennweite sein und somit nur einen kleinen Strömungswiderstand bewirken. Die Einrichtung zur Differenzdruckregelung umfasst erneut einen vorteilhaft in der Anlagensteuereinheit 6 enthaltenen Differenzdrucksensor, der Daten von zwei Messpunkten 40 erhält, von denen sich einer nahe der Einmündung des ersten Abluftbypasses 33 in die Arbeitskammer 10 befindet, während der andere dort positioniert ist, wo der erste Abluftbypass 33 vom hinteren Ableitungsabschnitt 39 abgeht. Von den zwei Messpunkten 40 erstrecken sich Messleitungen 41 zum Differenzdrucksensor in der Anlagensteuereinheit 6, die eine Signalleitung 42 mit dem zweiten Abluftstellantieb 340 verbindet. In kompletter Verschaltung hat die Anlagensteuereinheit 6 mit dem Ventilator B und dem Abluftstellantrieb 32 in der Ablufteinheit b5 Verbindung.
Die Anordnung zum druckstossfreien Betätigen des ersten Abluftstellorgans 31 funktioniert folgendermassen: Vor dem geplanten Öffnen oder Schliessen des ersten Abluftstellorgans 31 wirkt die Anlagensteuereinheit 6 als Reaktion auf den vom Differenzdrucksensor erfassten Differenzdruck zunächst auf den zweiten Abluftstellantieb 340 und den Ventilator B in der Ablufteinheit b5, wobei der Ventilator B langsam in Gang gesetzt, das zweite Abluftstellorgan 34 geöffnet, und eine relativ geringe Luftmenge aus der Arbeitskammer 10 über den ersten Abluftbypass 33 in die äussere Umgebung U gefördert wird. Diese aus dem Innenraum 18 abgezogene Luft tritt aus der Arbeitskammer 10 in den ersten Abluftbypass 33 ein und strömt über das zweite Abluftstellorgan 34 in den hinteren Ableitungsabschnitt 39 der Ableitung 3 und von dort weiter zum Ventilator B, der die Luft in das Filterplenum Fp und durch das Luftfilter F in den Abströmraum 30 bis in die äussere Umgebung U fördert. Entsprechend zu der Arbeitskammer 10 entnommenen Luftmenge wird über die Druckluftleitung 57 und das Druckluftstellorgan 51 Luft aus der Druckluftquelle 5 in die Umluftzone 11 gefördert.
Da das zweite Abluftstellorgan 34 mit seiner grossen Nennweite bei dem geringen Luftdurchsatz über den gesamten ersten Abluftbypass 33 nur einen kleinen Strömungswiderstand verursacht, entsteht über den ersten Abluftbypass 33 praktisch kein Druckabfall - in der Arbeitskammer 10 und stromaufwärts vor dem ersten Abluftstellorgan 31 herrscht zumindest nahezu gleicher Druck -, so dass sich auch beidseits des ersten Abluftstellorgans 31 ein Differenzdruck von im Prinzip Null eingestellt hat. Nach Feststellen der aufgehobenen Druckdifferenz durch die Anlagensteuereinheit 6, wirkt letztere auf den ersten Abluftstellantrieb 32, der das erste Abluftstellorgan 31 aktiviert, ohne dabei Druckstosse in der Arbeitskammer 10 zu erzeugen.
Figuren 6A bis 6D
Diese Figurenfolge zeigt einen Isolator 1 mit einer Arbeitskammer 10 grösserer Dimension mit im Prinzip gegenüber der Figur 5A duplizierter apparativer Ausrüstung. Hinzugekommen sind eine weitere Zulufteinheit a2 und eine Ablufteinheit b2, wobei letztere hinsichtlich ihres ersten Abluftbypasses 33 analog zum ersten Zuluftbypass 23 in der Zuluftteinheit a2 ausgestattet ist. Der Isolator 1 umfasst nun zwei Zulufteinheiten a2 sowie zwei Ablufteinheiten b2,b5, die jeweils ausser- halb des Innenraums 18 liegen, und einen ersten Zuluftbypass 23 erster Variante bzw. einen ersten Abluftbypass 33 erster Variante aufweisen. Gegenüber der Ablufteinheit b5 ist die Ablufteinheit b2 weder mit einem zweiten Abluftbypass 35 noch mit einer Sicherheitsleitung 350 und darin angeordnetem Sicherheitsventil 360 versehen.
Die Einmündungen der beiden ersten Zuluftbypässe 23 in die Arbeitskammer 10 mit den am Ende der Messleitungen 41 vorhandenen Messpunkten 40 sind vorzugsweise im unteren Bereich der Arbeitskammer 10, nahe dem Eintritt in den Rückluftkanal 14, positioniert. Die Abgänge der beiden ersten Abluftbypässe 33 aus der Arbeitskammer 10 mit den am Ende der Messleitungen 41 vorgesehenen Messpunkten 40 sind vorzugsweise im unteren Bereich der Arbeitskammer 10, möglichst entfernt von den Einmündungen der ersten Zuluftbypässe 23, installiert.
Figuren 7A und 7B
In Erweiterung der in Figur 2A gezeigten Anordnung weist die Zulufteinheit a3 einen erfindungsgemässen ersten Zuluftbypass 23 zweiter Variante sowie eine zugehörige Einrichtung zur Differenzdruckregelung auf. Dieser erste Zuluftbypass 23 geht vor dem ersten Zuluftstellorgan 21 vom vorderen Zuleitungsabschnitt 28 der Zuleitung 2 ab und mündet kammerseitig direkt hinter dem ersten Zuluftstellorgan 21 in den hinteren Zuleitungsabschnitt 29.
Im ersten Zuluftbypass 23 befindet sich ein zweites Zuluftstellorgan 24, das mit einem zweiten Zuluftstellantrieb 240, vorzugsweise ein Elektromotor M, verbun- den ist. Vorteilhaft besitzt das zweite Zuluftstellorgan 24 eine grosse Nennweite und generiert somit einen nur kleinen Strömungswiderstand. Die Einrichtung zur Differenzdruckregelung beinhaltet zunächst den vorzugsweise in der Anlagensteuereinheit 6 vorgesehenen Differenzdrucksensor, der Daten von den beiden Messpunkten 40 erhält, wobei einer der Messpunkte 40 in der Einmündung des ersten Zuluftbypasses 23 in den hinteren Zuleitungsabschnitt 29 angeordnet ist, während sich der andere Messpunkt 40 dort befindet, wo der erste Zuluftbypass 23 vom vorderen Zuleitungsabschnitt 28 abgeht. Von beiden Messpunkten 40 er- strecken sich Messleitungen 41 zum Differenzdrucksensor in der Anlagensteuereinheit 6, wobei letztere durch eine Signalleitung 42 mit dem zweiten Zuluftstellantrieb 240 verschaltet ist. In der kompletten Ausstattung ist die Anlagensteuereinheit 6 mit dem Ventilator B und dem ersten Zuluftstellantrieb 22 in der Zuluft- einheit a3 gekoppelt.
Die Anordnung zum druckstossfreien Betätigen des ersten Zuluftstellorgans 21 funktioniert, wie nachstehend, beschrieben: Vor einem geplanten Öffnen oder Schliessen des ersten Zuluftstellorgans 21 steuert die Anlagensteuereinheit 6 als Reaktion auf den vom Differenzdrucksensor ermittelten Differenzdruck als erstes den zweiten Zuluftstellantrieb 240 und den Ventilator B in der Zulufteinheit a3 an, wobei der Ventilator B langsam hochgefahren, das zweite Zuluftstellorgan 24 geöffnet, und eine verhältnismässig geringe Luftmenge über den ersten Zuluftbypass 23 gefördert wird. Diese zugeführte Luft strömt vom Ventilator B in das Filterplenum Fp, von wo die Luft durch das Luftfilter F in den Abströmraum 20 gelangt, aus welchem sie über den vorderen Zuleitungsabschnitt 28 der Zuleitung 2, den ersten Zuluftbypass 23 und den hinteren Zuleitungsabschnitt 29 in die Umluftzone 11 gelangt. Äquivalent zu der Umluftzone 11 zugeführten Luftmenge wird über den zweiten Abluftbypass 35 Luft in die äussere Umgebung U abgege- ben. Der Abfluss erfolgt vom Filterplenum Fp in der Umlufteinheit d über den zweiten Abfluftbypass 35, das dritte Abluftstellorgan 36, den hinteren Ableitungsabschnitt 39, über den Ventilator B, in das Filterplenum Fp, von wo die Luft durch das Luftfilter F in den Abströmraum 30 und aus letzterem schliesslich in die äussere Umgebung U strömt. Die Zulufteinheit a3 sowie die Ablufteinheit b4 liegen unverändert ausserhalb des Innenraums 18.
Da das zweite Zuluftstellorgan 24 mit seiner grossen Nennweite bei dem geringen Luftdurchsatz über den gesamten ersten Zuluftbypass 23 nur einen kleinen Strömungswiderstand erzeugt, erfolgt über den ersten Zuluftbypass 23 praktisch kein Druckabfall, so dass sich zu beiden Seiten des ersten Zuluftstellorgans 21 ein Differenzdruck von im Prinzip Null ergibt. Die Anlagensteuereinheit 6 stellt die Aufhebung der Druckdifferenz fest und wirkt auf den ersten Zuluftstellantrieb 22, der das erste Zuluftstellorgan 21 aktiviert, wobei dieser Umschaltvorgang nun keine kritischen Druckschwankungen mehr in der Arbeitskammer 10 verursacht.
Beim ersten Zuluftbypass 23 zweiter Variante ist gewährleistet, dass bei Ermitt- lung einer Druckdifferenz von Null durch die Anlagensteuereinheit 6 direkt am ersten Zuluftstellorgan 21 die Drücke auf der Kammer- und der Aussenseite gleich sind. Beim ersten Zuluftbypass 23 erster Variante könnte trotz Feststellung einer Druckdifferenz von Null durch die Anlagensteuereinheit 6, jedoch direkt am ersten Zuluftstellorgan 21 auf dessen beiden Seiten ein restlicher Druckunter- schied verbleiben, da einer der Messpunkte 40 in einer grösseren Distanz zum ersten Zuluftstellorgan 21 in der Arbeitskammer 10 angeordnet ist. Da die Druckstosse auf ein Minimum reduziert werden, wenn vor Betätigung des ersten Zuluftstellorgans 21 in dessen Nähe auf der Kammerseite und der Aussenseite exakt der gleiche Druck herrscht, mag der erste Zuluftbypass 23 zweiter Variante somit gegenüber dem ersten Zuluftbypass 23 erster Variante die Aufgabe noch präziser erfüllen.
Figuren 8A und 8B
In weiterer Ausstattung gegenüber der in Figur 7A gezeigten Anordnung ist nun die Ablufteinheit b6 mit einem erfindungsgemässen ersten Abluftbypass 33 zweiter Variante sowie einer zugehörigen Einrichtung zur Differenzdruckregelung ausgestattet. Die Zulufteinheit a3 sowie die Ablufteinheit b6 liegen wie bisher ausserhalb des Innenraums 18.
Dieser erste Abluftbypass 33 geht stromabwärts vor dem ersten Abluftstellorgan 31 vom hinteren Ableitungsabschnitt 39 der Ableitung 3 ab und mündet auf der Kammerseite des ersten Abluftstellorgans 31 in dessen Nähe in den vorderen Ableitungsabschnitt 38. Im ersten Abluftbypass 33 ist ein mit einem zweiten Abluftstellantrieb 340 verbundenes zweites Abluftstellorgan 34 installiert, wobei es sich beim zweiten Abluftstellantieb 340 vorzugsweise um einen Elektromotor M handelt. Es hat sich als günstig erwiesen, ein zweites Abluftstellorgan 34 mit grosser Nennweite einzusetzen, so dass nur ein kleiner Strömungswiderstand entsteht. Die Einrichtung zur Differenzdruckregelung beinhaltet wiederum einen vorteilhaft in der Anlagensteuereinheit 6 enthaltenen Differenzdrucksensor, der Daten von zwei Messpunkten 40 bezieht, von denen sich der eine in der Nähe der Einmündung des ersten Abluftbypasses 33 in den hinteren Ableitungsabschnitt 39 befindet, während der andere Messpunkt 40 an der Abzweigung des ersten Ab- luftbypasses 33 im vorderen Ableitungsabschnitt 38 positioniert ist. Von den beiden Messpunkten 40 verlaufen zwei Messleitungen 41 zum Differenzdrucksensor in der Anlagensteuereinheit 6, die über eine Signalleitung 42 mit dem zweiten Abluftstellantrieb 340 in Verbindung steht. In kompletter Verschaltung hat die Anlagensteuereinheit 6 mit dem Ventilator B und dem Abluftstellantrieb 32 in der Ablufteinheit b6 Verbindung.
Die Anordnung zum druckstossfreien Betätigen des ersten Abluftstellorgans 31 arbeitet wie folgt: Vor dem Öffnen oder Schliessen des ersten Abluftstellorgans 31 steuert die Anlagensteuereinheit 6 in Abhängigkeit des vom Differenzdrucksensor ermittelten Differenzdrucks als erstes den zweiten Abluftstellantrieb 340 und den Ventilator B in der Ablufteinheit b6 an, wobei der Ventilator B moderat angefahren, das zweite Abluftstellorgan 34 geöffnet, und eine relativ geringe Luftmenge aus dem vorderen Ableitungsabschnitt 38 der Ableitung 3 über den ersten Abluftbypass 33 in die äussere Umgebung U gefördert wird. Diese am vorderen Ablei- tungsabschnitt 38 entnommene Luft strömt aus der Umluftzone 11 in den vorderen Ableitungsabschnitt 38 nach und gelangt von dort über den ersten Abluftbypass 33 und das zweite Abluftstellorgan 34 in den hinteren Ableitungsabschnitt 39 der Ableitung 3 und weiter zum Ventilator B, der die Luft in das Filterplenum Fp und durch das Luftfilter F in den Abströmraum 30 bis in die äussere Umgebung U fördert. Die der Umluftzone 11 entnommene Luftmenge wird durch über die Druckluftleitung 57 und das Druckluftstellorgan 51 aus der Druckluftquelle 5 und in die Umluftzone 11 eingeleitete Luft ersetzt.
Da das zweite Abluftstellorgan 34 mit seiner grossen Nennweite bei dem geringen Luftdurchsatz über den gesamten ersten Abluftbypass 33 nur einen kleinen Strömungswiderstand verursacht, ergibt sich über den ersten Abluftbypass 33 praktisch kein Druckabfall, so dass sich beidseits des ersten Abluftstellorgans 31 ein Differenzdruck von im Prinzip Null einstellt. Hat die Anlagensteuereinheit 6 die Eliminierung der Druckdifferenz detektiert, wird der Abluftstellantrieb 32 angesteuert, der das erste Abluftstellorgan 31 betätigt, ohne dabei bedenkliche Druckstosse in der Arbeitskammer 10 zu generieren.
Beim ersten Abluftbypass 33 zweiter Variante ist sicher gestellt, dass bei Ermittlung einer Druckdifferenz von Null durch die Anlagensteuereinheit 6 direkt am ersten Abluftstellorgan 31 auf dessen beiden Seiten der gleiche Druck herrscht. Beim ersten Abluftbypass 33 erster Variante hingegen ist nicht auszuschliessen, dass trotz Ermittlung einer Druckdifferenz von Null durch den Druckdifferenzmesser, aber in unmittelbarer Nähe des ersten Abluftstellorgans 31 auf dessen beiden Seiten unterschiedliche Drücke herrschen, da einer der Messpunkte 40 entfernt vom ersten Abluftstellorgan 31 in der Arbeitskammer 10 angeordnet ist. Da die Druckschwankungen minimal sind, wenn vor Betätigung des ersten Abluftstell- organs 31 in dessen Nähe auf beiden Seiten der gleiche Druck besteht, weist der erste Abluftbypass 33 zweiter Variante somit gegenüber dem ersten Abluftbypass 33 erster Variante möglicherweise einen gewissen Vorteil auf.
Figuren 9A und 9B Diese Figurenfolge zeigt einen Isolator 1 mit einer Arbeitskammer 10 grösserer Abmessung mit im Prinzip gegenüber der Figur 8A verdoppeltem apparativen Aufbau.
Hinzugefügt ist eine zusätzliche Zulufteinheit a3 und eine Ablufteinheit b3, wobei letztere bezüglich ihres ersten Abluftbypasses 33 - abgesehen von der invertierten Strömungsrichtung - identisch zum ersten Zuluftbypass 23 in der Zulufteinheit a3 ausgestattet ist. Der Isolator 1 hat jetzt zwei Zulufteinheiten a3 sowie zwei Ablufteinheiten b3,b6, die jeweils ausserhalb des Innenraums 18 angeordnet sind und mit einem ersten Zuluftbypass 23 zweiter Variante bzw. einem ersten Abluft- bypass 33 zweiter Variante ausgerüstet sind. Im Gegensatz zur Ablufteinheit b6 weist die Ablufteinheit b3 weder einen zweiten Abluftbypass 35 noch eine Sicherheitsleitung 350 und darin angeordnetes Sicherheitsventil 360 auf.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Druckregelung in einer gegenüber der ausseren Umgebung (U) abgeschirmten Arbeitskammer (10) eines Isolators (1) beim Öffnen oder Schliessen des Isolators (1) gegenüber der ausseren Umgebung (U), wobei a) die Arbeitskammer (10) einen Zugang zum Einbringen und Ausbringen des zu behandelnden Produkts aufweist; b) der Isolator (1) eine Umluftzone (11) hat, aus welcher der Arbeitskammer (10) gereinigte Luft zugeführt wird, in die Umluftzone (11) Luft aus der Arbeitskammer (10) über einen Rückluftkanal (14) rückgeführt wird und Arbeitskammer (10), Umluftzone (11) sowie Rückluftkanal (14) zusammen einen Innenraum (18) bilden; c) am Isolator (1) eine Zulufteinheit (a0,a1 ,a2,a3) vorgesehen ist, die einen Zuluftventilator (B) und ein absperrbares erstes Zuluftstellorgan (21) aufweist, das zwischen dem Zuluftventilator (B) und dem Innenraum (18) angeordnet ist; d) am Isolator (1) eine Ablufteinheit (b0,b2,b3,b4,b5,b6) vorgesehen ist, die einen Abluftventilator (B) und ein absperrbares erstes Abluftstellorgan (31) aufweist, das zwischen dem Abluftventilator (B) und dem Innenraum (18) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass e) der Phasenwechsel als Umschaltvorgang am ersten Zuluftstellorgan (21) und ersten Abluftstellorgan (31) vom geschlossenen in den geöffneten Zustand oder umgekehrt in folgenden Schritten durchgeführt wird: ea) Messen des Differenzdrucks beidseits des ersten Zuluftstellorgans (21) und/oder beidseits des ersten Abluftstellorgans (31); eb) Herstellen von zumindest im Prinzip gleicher Drücke beidseits des ersten Zuluftsteilorgans (21) und/oder beidseits des ersten Abluftstellorgans (31); und ec) Ausführung des Umschaltvorgangs am ersten Zuluftstellorgan (21) und ersten Abluftstellorgan (31).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei vollständig geschlossenem ersten Zuluftstellorgan (21) und ersten Abluftstellorgan (31), zur Herstellung zumindest im Prinzip gleichen Drucks beidseits des ersten Zuluftstellorgans (21) und/oder beidseits des ersten Abluftstellorgans (31), der Innenraum (18) des Isolators (1) auf der Seite der Zulufteinheit (a1,a2,a3) und auf der Seite der Ablufteinheit (b2, b3,b4,b5,b6) jeweils gegenüber der ausseren Umgebung (U) unter Erzeugung einer Ausgleichsströmung mit möglichst geringem Strömungswiderstand geöffnet wird.
3. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass a) zur Herstellung zumindest im Prinzip gleichen Drucks beidseits des ersten Zu- luftstellorgans (21) ein das erste Zuluftstellorgan (21) umgehender erster Zuluftbypass (23) sowie ein in letzterem angeordnetes zweites Zuluftstellorgan (24) genutzt wird; und b) zur Herstellung zumindest im Prinzip gleichen Drucks beidseits des ersten Abluftstellorgans (31) ein das erste Abluftstellorgan (31) umgehender erster Abluftbypass (33) sowie ein in letzterem angeordnetes zweites Abluftstellorgan (34) genutzt wird; wobei c) nach dem Ermitteln des Differenzdrucks beidseits des ersten Zuluftstellorgans (21) zur Erzeugung der aus der Zulufteinheit (a2,a3) generierten und in den Innenraum (18) gerichteten Ausgleichsströmung mit möglichst geringem Strö- mungswiderstand durch den ersten Zuluftbypass (23) das zweite Zuluftstellorgan (24) weit geöffnet und der Zuluftventilator (B) bei langsam steigender Förderleistung angefahren wird; und/oder d) nach dem Ermitteln des Differenzdrucks beidseits des ersten Abluftstellorgans (31) zur Erzeugung der aus dem Innenraum (18) gesogenen und in die Abluft- einheit (b2,b3,b4,b5,b6) gerichteten Ausgleichsströmung mit möglichst geringem Strömungswiderstand durch den ersten Abluftbypass (33) das zweite Abluftsteilorgan (34) weit geöffnet und der Abluftventilator (B) bei langsam steigender Förderleistung angefahren wird; und e) nach Erreichen von zumindest im Prinzip gleicher Drücke beidseits des ersten Zuluftstellorgans (21) und/oder des ersten Abluftstellorgans (31) der Umschaltvorgang am ersten Zuluftstellorgan (21) und ersten Abluftstellorgan (31) erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass a) der beidseits des ersten Zuluftstellorgans (21) gemessene Differenzdruck an eine dem ersten Zuluftbypass (23) zugeordnete Anlagensteuereinheit (6) übertragen wird; b) zur Erzeugung der Ausgleichsströmung, in Abhängigkeit vom verarbeiteten Differenzdruck, die Anlagensteuereinheit (6): ba) einen zweiten Zuluftstellantrieb (240) ansteuert, welcher das zweite Zuluftstellorgan (24) betätigt; und bb) das Anfahren des Zuluftventilators (B) bewirkt; und c) nach dem Erreichen von zumindest im Prinzip gleicher Drücke beidseits des ersten Zuluftstellorgans (21) die Anlagensteuereinheit (6) einen ersten Zuluftstellantrieb (22) ansteuert, welcher den Umschaltvorgang am ersten Zuluftstellorgan (21) bewirkt; und d) der beidseits des ersten Abluftstellorgans (31) gemessene Differenzdruck an eine dem ersten Abluftbypass (33) zugeordnete Anlagensteuereinheit (6) übertragen wird; e) zur Erzeugung der Ausgleichsströmung, in Abhängigkeit vom verarbeiteten Differenzdruck, die Anlagensteuereinheit (6): ea) einen zweiten Abluftstellantrieb (340) ansteuert, welcher das zweite Abluft- stellorgan (34) betätigt; und eb) das Anfahren des Abluftventilators (B) bewirkt; und f) nach dem Erreichen von zumindest im Prinzip gleicher Drücke beidseits des ersten Abluftstellorgans (31) die Anlagensteuereinheit (6) einen ersten Abluftstellantrieb (32) ansteuert, welcher den Umschaltvorgang am ersten Abluft- stellorgan (31) bewirkt.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass hinsichtlich der Kompensation der Ausgleichsströmung a) zu der von der Zulufteinheit (a2,a3) in den Innenraum (18) geförderten Luft- menge ein korrespondierendes Volumen aus dem Innenraum (18) über die Ablufteinheit (b2,b3,b4,b5,b6) in die äussere Umgebung (U) abgeleitet wird, wobei ein Zweipunktregler (4) in Abhängigkeit des Drucks im Innenraum (18) den Luftdurchtritt durch die Ablufteinheit (b2,b3,b4,b5,b6) regelt; b) zu der von der Ablufteinheit (b2,b3,b4,b5,b6) aus dem Innenraum (18) gesogenen Luftmenge ein korrespondierendes Volumen dem Innenraum (18) über die Zulufteinheit (a2,a3) oder eine Drucklufteinheit (d) zugeführt wird, wobei ein Zweipunktregler (4) in Abhängigkeit des Drucks im Innenraum (18) den Luftdurchtritt durch die Zulufteinheit (a2,a3) regelt.
6. Apparatur zur Druckregelung in einem Isolator (1) mit: a) einer gegenüber der ausseren Umgebung (U) abgeschirmten Arbeitskammer (10) mit einem Zugang zum Einbringen und Ausbringen des zu behandelnden Produkts; b) einer Umluftzone (11), aus welcher der Arbeitskammer (10) gereinigte Luft zugeführt wird, wobei in die Umluftzone (11) Luft aus der Arbeitskammer (10) über einen Rückluftkanal (14) rückgeführt wird und Arbeitskammer (10), Umluftzone (11) sowie Rückluftkanal (14) zusammen einen Innenraum (18) bil- den; c) einer Zulufteinheit (a0,a1,a2,a3), die einen Zuluftventilator (B) und ein absperrbares erstes Zuluftstellorgan (21) aufweist, das zwischen dem Zuluftventilator (B) und dem Innenraum (18) angeordnet ist; d) einer Ablufteinheit (b2,b3,b4,b5,b6), die einen Abluftventilator (B) und ein absperrbares erstes Abluftstellorgan (31) aufweist, das zwischen dem Abluftventilator (B) und dem Innenraum (18) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass e) Mittel zur Messung des Differenzdrucks beidseits des ersten Zuluftstellorgans (21) und Mittel (23,24,B) zur Herstellung zumindest im Prinzip gleichen Drucks beidseits des ersten Zuluftstellorgans (21) vorhanden sind; und/oder f) Mittel zur Messung des Differenzdrucks beidseits des ersten Abluftstellorgans (31) und Mittel (33,34,B) zur Herstellung zumindest im Prinzip gleichen Drucks beidseits des ersten Abluftstellorgans (31) vorhanden sind.
7. Apparatur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Mittel (23,24, B) zur Herstellung zumindest im Prinzip gleichen Drucks beidseits des ersten Zuluftstellorgans (21) einen das erste Zuluftstellorgan (21) umgehenden ersten Zuluftbypass (23) mit einem zweiten Zuluftstellorgan (24) umfassen; und b) die Mittel (33,34, B) zur Herstellung zumindest im Prinzip gleichen Drucks beidseits des ersten Abluftstellorgans (31) einen das erste Abluftstellorgan (31) umgehenden ersten Abluftbypass (33) mit einem zweiten Abluftstellorgan (34) umfassen; wobei c) das zweite Zuluftstellorgan (24) bzw. das zweite Abluftstellorgan (34) vorzugsweise zwischen vollständiger Absperrung und vollständiger Öffnung variabel einstellbar sind.
8. Apparatur nach zumindest einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass a) das erste Zuluftstellorgan (21) in einer Zuleitung (2) installiert ist, die vorzugsweise aus einem vorderen und einem hinteren Zuleitungsabschnitt (28,29) be- steht, wobei der vordere Zuleitungsabschnitt (28) zum Zuluftventilator (B) führt und der hintere Zuleitungsabschnitt (29) in die Umluftzone (11) mündet; und b) das erste Abluftstellorgan (31) in einer Ableitung (3) installiert ist, die vorzugsweise aus einem vorderen und einem hinteren Ableitungsabschnitt (38,39) besteht, wobei der vordere Ableitungsabschnitt (38) in die Umluftzone (11) mündet und der hintere Ableitungsabschnitt (39) zum Zuluftventilator (B) führt.
9. Apparatur nach zumindest einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass a) sich der erste Zuluftbypass (23) vom vorderen Zuleitungsabschnitt (28) in die Arbeitskammer (10) erstreckt oder in den hinteren Zuleitungsabschnitt (29) einmündet; und b) sich der erste Abluftbypass (33) vom hinteren Ableitungsabschnitt (39) in die Arbeitskammer (10) erstreckt oder in den vorderen Ableitungsabschnitt (38) einmündet.
10. Apparatur nach zumindest einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Messung des Differenzdrucks beidseits des ersten Zuluftstellorgans (21) und/oder des ersten Abluftstellorgans (31) a) ein Differenzdrucksensor ist, der Drucksignale erhält, die in Messpunkten (40) abgegriffen werden; wobei aa) jeweils ein Messpunkt (40) stromabwärts vor und ein weiterer Messpunkt (40) stromabwärts hinter dem ersten Zuluftstellorgan (21) angeordnet ist; ab) jeweils ein Messpunkt (40) stromabwärts vor und ein weiterer Messpunkt (40) stromabwärts hinter dem ersten Abluftstellorgan (31) angeordnet ist; und ac) der Differenzdrucksensor vorzugsweise Bestandteil einer Anlagensteuereinheit (6) ist; oder b) ein im ersten Zuluftbypass (23) und/oder im ersten Abluftbypass (33) ange- ordneter Durchflussmesser ist.
11. Apparatur nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass a) bei in die Arbeitskammer (10) einmündendem ersten Zuluftbypass (23) einer der Messpunkte (40) im vorderen Zuleitungsabschnitt (28), vorzugsweise im Bereich der Abzweigung des ersten Zuluftbypasses (23), und der weitere Messpunkt (40) in der Arbeitskammer (10), vorzugsweise im Bereich der Einmündung des ersten Zuluftbypasses (23), angeordnet ist; b) bei in den hinteren Zuleitungsabschnitt (29) einmündendem ersten Zuluftbypass (23) einer der Messpunkte (40) im vorderen Zuleitungsabschnitt (28), vorzugsweise im Bereich der Abzweigung des ersten Zuluftbypasses (23), und der weitere Messpunkt (40) im hinteren Zuleitungsabschnitt (29), vorzugsweise im Bereich der Einmündung des ersten Zuluftbypasses (23), angeordnet ist; und c) bei in die Arbeitskammer (10) einmündendem ersten Abluftbypass (33) einer der Messpunkte (40) im hinteren Ableitungsabschnitt (39), vorzugsweise im Bereich der Abzweigung des ersten Abluftbypasses (33), und der weitere Messpunkt (40) in der Arbeitskammer (10), vorzugsweise im Bereich der Einmündung des ersten Abluftbypasses (33), angeordnet ist; d) bei in den vorderen Ableitungsabschnitt (38) einmündendem ersten Abluftby- pass (33) einer der Messpunkte (40) im vorderen Ableitungsabschnitt (38), vorzugsweise im Bereich der Abzweigung des ersten Abluftbypasses (33), und der weitere Messpunkt (40) im hinteren Ableitungsabschnitt (39), vor- zugsweise im Bereich der Einmündung des ersten Abluftbypasses (33), angeordnet ist.
12. Apparatur nach zumindest einem der Ansprüche 6 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass a) dem ersten Zuluftbypass (23) eine Anlagensteuereinheit (6) zugeordnet ist, die zum Erfassen des Differenzdrucks beidseits des ersten Zuluftstellorgans (21) bestimmt ist und mit dem Zuluftventilator (B), dem ersten Zuluftstellorgan (21) und dem zweiten Zuluftstellorgan (24) in Verbindung steht; und b) dem ersten Abluftbypass (33) eine Anlagensteuereinheit (6) zugeordnet ist, die zum Erfassen des Differenzdrucks beidseits des ersten Abluftstellorgans (31) bestimmt ist und mit dem Abluftventilator (B), dem ersten Abluftstellorgan (31) und dem zweiten Abluftstellorgan (34) in Verbindung steht.
13. Apparatur nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass a) das erste Zuluftstellorgan (21) mit einem ersten Zuluftstellantrieb (22), vorzugsweise ein Elektromotor, verbunden ist; b) das erste Abluftstellorgan (31) mit einem ersten Abluftstellantrieb (32), vor- zugsweise ein Elektromotor, verbunden ist; c) das zweite Zuluftsstellorgan (24) mit einem zweiten Zuluftstellantrieb (240), vorzugsweise ein Elektromotor, verbunden ist; und d) das zweite Abluftstellorgan (34) mit einem zweiten Abluftstellantrieb (340), vorzugsweise ein Elektromotor, verbunden ist; wobei e) die dem ersten Zuluftbypass (23) zugeordnete Anlagensteuereinheit (6) mit dem ersten Zuluftstellantrieb (22) und dem zweiten Zuluftstellantrieb (240) verbunden ist; f) die dem ersten Abluftbypass (33) zugeordnete Anlagensteuereinheit (6) mit dem ersten Abluftstellantrieb (32) und dem zweiten Abluftstellantrieb (340) verbunden ist.
14. Apparatur nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass a) in der Umluftzone (11) mindestens eine Umlufteinheit (cO) angeordnet ist, welche umfasst: aa) einen von einem Motor (M) angetriebenen Umluftventilator (B) zur Förderung von Luft aus der Umluftzone (11) in die Arbeitskammer (10); ab) ein stromabwärts vor dem Umluftventilator (B) angeordnetes Filterplenum (Fp); und ac) einen stromabwärts vor dem Filterplenum (Fp) angeordneten Luftfilter (F), welcher an die Arbeitskammer (10) grenzt; und b) am Isolator (1) eine Zweipunktregelung vorgesehen ist, welche umfasst: ba) einen zweiten Abluftbypass (35), welcher vom hinteren Ableitungsabschnitt (39) abgeht und in das Filterplenum (Fp) einer Umlufteinheit (d) mündet und in dem ein mit einem dritten Abluftstellantrieb (37) verbundenes drittes Abluft- stellorgan (36) installiert ist; und/oder bb) einen zweiten Zuluftbypass, welcher vom vorderen Zuleitungsabschnitt (28) abgeht und in das Filterplenum (Fp) einer Umlufteinheit (d) mündet und in dem ein mit einem dritten Zuluftstellantrieb verbundenes drittes Zuluftstellorgan vorgesehen ist; bc) einen in der Arbeitskammer (10) angeordneten Drucksensor (43), der mit einem Zweipunktregler (4) verbunden ist; bd) eine Druckluftquelle (5), an die eine in die Umluftzone (11) mündende mit einem Druckluftstellorgan (51) versehene Druckluftleitung (57) angeschlossen ist, wobei das Druckluftstellorgan (51) mit einem Druckluftstellantrieb (52) verbunden ist; be) bei Vorhandensein eines zweiten Abluftbypasses (35) der Zweipunktregler (4) mit dem dritten Abluftstellantrieb (37) und dem Druckluftstellantrieb (52) verbunden ist; und bf) bei Vorhandensein eines zweiten Zuluftbypasses der Zweipunktregler (4) mit dem dritten Zuluftstellantrieb und dem Druckluftstellantrieb (52) verbunden ist.
15. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass a) in der Zulufteinheit (a1,a2,a3) ein Luftfilter (F), welches ein Filterplenum (Fp) aufweisen kann, zur Reinigung der aus der ausseren Umgebung (U) in den Isolator (1) strömenden Luft stromabwärts vor dem Zuluftventilator (B) angeordnet ist; b) in der Ablufteinheit (b2,b3,b4,b5,b6) ein Luftfilter (F), welches ein Filterplenum (Fp) aufweisen kann, zur Reinigung der aus dem Isolator (1) in die äussere Umgebung (U) abgeführten Luft stromabwärts vor dem Abluftventilator (B) angeordnet ist; und c) im Innenraum (18) des Isolators (1) ein Dekontaminations-System mit einem Verdampfer vorhanden ist.
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