DE8910036U1

DE8910036U1 - Vorrichtung zur Schaffung eines Reinraumes

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Publication number: DE8910036U1
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Authority: DE
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Priority date: 1989-08-22
Filing date: 1989-08-22
Publication date: 1989-11-09

Description

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Prof. Dr. Philipp Katz, Holbeinring 15, 6300 Gießen Vorrichtung zur Schaffung eines

Di© 3$@u&?ung liesieht sich auf eine ¥orric*at*s2ng zmc Schaff«sjig eines Reinraumes durch Trennung oder Abtrennung von mindestens einem "Normal"-Raum in einem Gebäude, bestehend aus ein&£ ^vI-sefeen ümn "Konsal*⁵ Sau» und dem Reinraum angeordneten Durchgang

I?;.;.:*. einer öffnung.

Die fortschreitenden Entwicklungen iuf den Gebieten der Technik, der Pharmazie und der Ka£izi erfordern für Untersuchungen und die Produktion besondere Reinräume und machen strenge Auflagen zur Vermeidung eines Partikeleintrages in sensible Reinraumbereiche notwendig. Eine Kontamination mit Partikeln sollte entweder nur kontrolliert auftreten oder gar nicht erst entstehen. In den einschlägigen Richtlinien sind Reinheitsklassen definiert, die die Partikel pro Volumen in Abhängigkeit von ihrer Anzahl und Größe angeben. Bei der häufig geforderten Reinraumklasse 1000 dürfen nicht mehr als 1000 Partikel in einem Liter Reinraumluft enthalten sein, während beispielsweise die Außenluft bis über 70000 Partikel pro Liter enthalten kann. Zu diesen Partikeln gehören hauptsächlich Schwebstoffe und Staub.

In einem industriellen Gebäudekomplex existieren nun Reinräume als eigenständige Bauteile neben anderen "Normal"-Räumen. Um nun von einem "Normal"-Raum in einen Reinraum und umgekehrt zu gelangen, ist zwischen denselben ein besonderer Durchgang angeordnet, der als Schleuse auegebildet 1st. Dieser Durchgang weist dabei eine Außentür und eine Innentür auf. Der zwischen

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der Außentür und der Innentür befindliche Raum des Durchganges wird von einer strömenden Reinraumluft beaufschlagt. Wenn nun beispielsweise eine Person von einem "Normal^ll-Raum in den Reinraum gelangen will, begib^; »ict dieselbe zunächst durch die ÄußÄiitür. Im Durchgang wird die Person von strömender iteinraumluft umspült und öffnet erst nach einem vorgegebenen Zeitraum die Innentür, um damit in den Reinraum zu gelangen.

Bei einer derartig bekannten Vorrichtung können beim öffnen der Innentür Wirbel auftreten, die einen schädlichen Partikeleintrag in den Reinraum zur Folge haben. Darüber hinaus i_st der mit zwei Türen versehene Durchgang grundsätzlich für einen kontinuierlichen Durchgang von Personen und Material hinderlich.

Der Neuerung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Schaffung eines Reinraumes durch Trennung oder Abtrennung von mindestens einem "Normal"-Raum in einem Gebäude aufzuzeigen, die einerseits einen kontinuierlichen Durchgang von Personen und Material ermöglicht und bei der andererseits die durch das öffnen von Türen auftretenden Wirbel und der damit verbundene Partikeleintrag nicht auftreten. Ein Reinraum innerhalb normaler Räume soll frei betreten werden können, ohne daß er aus der Umgebung kontaminiert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung vorgeschlagen, daß der Durchgang bzw, die öffnung vollkommen uften ausgebildet ist und mindestens eine über den gesamten Querschnitt des Durchganges bzw. der öffnung strömende Luftschicht mit einer von der Raumluft im Reinraum abweichenden Temperatur unJ einer von der Luftströmung im Reinraum abweichenden Luftgeschwindigkeit aufweist.

Durch diese Ausbildung wird eine vertikale, thermische Trennschicht erreicht, die eine Trennung von Reinraumluft und Außenluft in der Art und Weise herbeiführt, wie sie ähnlich in der Natur bei den im Winter häufig zu beobachtenden Inversionswetterlagen mit dem damit verbundenen "Smog¹¹ auftritt, aber um 90* gedreht ist. Dabei berühren sich eine wärme Luftschicht und eine kalt« Luftschicht, ohne daß dabei ein Temperaturausgleich mit dem damit verbundenen Austausch von Gasen oder Stäuben stattfindet. Durch die strömende Luftschicht bzw. thermische Trennschicht ist ein Partikeleintrag in den Reinraum ausgeschlossen bzw. eine Kontamination des Reinraumes wird zuverlässig verhindert.

Weitere Merkmale einer Vorrichtung gemäß der Neuerung sind in den Ansprüchen 2-12 offenbart.

Die Neuerung wird nachfolgend anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

In dieser Zeichnung ist ein Reinraum 1 in vereinfachter Weise dargestellt, in dessen Deckenbereich Luftfilter 2 angeordnet sind, über Leitungen 3 wird durch die Luftfilter 2 erwärmte Luft mit einer Temperatur von beispielsweise 24'C und einer Geschwindigkeit von etwa 0,45m/s 1 von einer Klimaanlage in den Reinraum 1 eingeblasen. Dabei sind die Luftfilter 4 so ausgebildet, daß eine turbulenzarme Verdrängungsströmung, die au -h "Laminar Flow* genannt wird, entsteht, über einen Reinraumlochboden 4 wird die Reinraumluft von einem Ventilator 5 über eine Leitung 6 abgesaugt. Von dem Ventilator 5 gelangt diese Luft dann beispielsweise über eine Heizeinrichtung 7 wieder zu den Leitungen 3. Bedarfsveise können in den Leitungen 3 Volumenstromregler 8 eingesetzt sein.

Im Bereich eines nur angedeuteten Einganges 9 des Reinluftraumes 1 befindet sich ein Durchgang 10, der den Reinraum 1 mit einem "Normal"-Raum bzw. einem Außenraum verbindet. Dieser Durchgang 10 weist beispielsweise eine Höhe von 2,5 m, eine Breite von 1,2 m und eine Länge bzw. Tiefe von 1,2 m auf. Im unteren Bereich des Durchganges 10 ist ebenfalls ein Lochboden 11 vorgesehen, der über eine Leitung 12 mit einer weiteren Klimaanlage 13 verbunden ist. Die Klimaanlage 13 mündet ihrerseits oberhalb des Durchganges 10 in einen Filter 14, der sich über die gesamte Breite des Durchganges 10 erstreckt und der eine Auetrittsöffnung von 1,2 m &khgr; etwa 0,25 m hat. Über diesen Filter 14 wird von der Klimaanlage 13 im Durchlaß 10 ein Kaltoder Warmluftschleier bzw. eine strömende Luftschicht 15 erzeugt, deren Dicke etwa 0,25 m ist. Die Temperatur dieser Luftschicht 15 ist niedriger oder höher als die Temperatur der Reinraumluft. Die Strömungsgeschwindigkeit der Luftschicht beträgt etwa 1,5 m/sec. und ist damit höher als diejenige der Luft im Reinraum l.

Bei den durchgeführten Versuchen wurde festgestellt, daß die aus dem Filter 14 ausströmende Luftschicht 15 bis zum Boden hin stabil bleibt. Dies setzt jedoch voraus, daß die Luftschicht 15 über ihre gesamte Dicke eine einheitliche Geschwindigkeit besitzt.

Die nach unten strömende Luftschicht 15 wird nach unten in Richtung auf die Außenluft geringfügig abgelenkt, wobei durch überschüssige Reinraumluft im unteren Bereich des Einganges 9 ein Keil 16 gebildet wird, der zur Stabilität der strömenden Luftschicht 15 und zur Einhaltung der Reinhaltsklasse

dient. In der Zeichnung ist auch dargestellt, daß sich die strömende Luftschicht in ihrem unteren Bereich leicht mit den angrenzenden Randbereichen vermischt.

Bei einer Auswertung der Meßergebnisse bezüglich des Partikelnachweises wurde festgestellt, daß zwischen der Außenluft (etwa 70.000 Partikel) und der Reinluft (0 - 652 Partikel) eine deutliche Trennwirkung stattfindet und somit ein Partikeiein trag in den Reinraum verhindert wird. Durch die im Versuch getragene Straßenbekleidung im Reinraum ergibt sich im mittleren unteren Bereich desselben eine Partikelzahl von 652. Diese wurde bewußt erzeugt, um überhaupt ein Maß für die Partikelabsaugung zu bekommen. Wenn durchgehende Personen Reinraumbekleidung tragen oder das durchzugebende Material vorgereinigt wurde, kann selbstverständlich ein Partikeleintrag in dieser Höhe nicht mehr auftreten.

In Abänderung des erläuterten Ausführungsbeispieles ist es möglich, daß die Luftschicht 15 von unten nach oben strömt. Dabei tritt jedoch die gleiche Trennwirkung auf. Ferner kann der Durchgang 10 niedriger als die Höhe des Reinraumes 1 ausgebildet sein. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn der Durchgang 10 als sogenannte Durchreiche ausgebildet ist. Bedarfsweise kann die strömende Luftschicht 15 doppelt, beispielsweise am Anfang und am Ende des Durchganges 10, vorgesehen sein.

Claims

K lB2a Prof. Dr. Philipp Katz, Holbeinring 15, 6300 Gießen Schutzansprüche

1. Vorrichtung zur Schaffung eines Reinrauines durch Trennung
oder Abtrennung von mindestens einem "Normal¹¹-Raum in einem Gebäude, bestehend aus einem zwischen dem "Normal"-Raum und dem Reinraum angeordneten Durchgang bzw. einer Öffnung,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Durchgang (10) bzw. die Öffnung vollkommen offen
ausgebildet ist und mindestens eine über den gesamten Querschnitt des Durchgangs (10) bzw. der Öffnung strömende,
ebenfalls hochreine Luftschicht (15) mit einer von der
Raumluft im Reinraum (1) abweichenden Temperatur und einer von der Luftströmung im Reinraum (1) abweichenden Luftgeschwindigkeit aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Luftschicht (15) am Eingang und/oder Ausgang des
Durchganges (10) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß weitere Öffnungen, beispielsweise siat Durchreiche, des Reinraumes (1) mit einer strömenden Luftschicht (15) versehen sind.

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4. Vorrichtung nach mindstens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftschicht (15) eine Strömungsgeschwindigkeit von etwa 1,0 - 4,0 m/s aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftschicht (15) eine Strömungsgeschwindigkeit von etwa I₁5 m/s aufweist.

6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftschicht (15) eine Temperatur aufweist, die um mindestens 1OK unterhalb der Temperatur der Raumluft im Reinraum (1) liegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftschicht (15) eine Temperatur von etwa 12 - 14K unterhalb der Raumluft aufweist.

8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftschicht (15) eine Temperatur aufweist, die um etwa 4 - 1OK oberhalb der Temperatur der Raumluft im Reinraum (1) liegt.

9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 - &egr;, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftschicht (15) eine Dicke von mindestens 20 cm aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftschicht (15) eine Dicke von über 25 aufweist.

11. Vorrichtung nach mindestens eirtsia der anspräche I - lü₍. dadurch gekennzeichnet, daß die Luftschicht (15) von oben nach unten strömt.

12. Vorrichtung nach ^/idstens einem der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Luftschicht (la) unten eintritt und oben abgesaugt wird, aliio gegenläufig zur Luft im Reinraum ( 1 ) strömt.