DE2044469A1

DE2044469A1 - Laminarfluß Steuergerat

Info

Publication number: DE2044469A1
Application number: DE19702044469
Authority: DE
Inventors: der Anmelder F24h ist
Original assignee: NESHER A
Current assignee: NESHER A
Priority date: 1969-09-15
Filing date: 1970-09-08
Publication date: 1971-04-15
Also published as: FR2061229A5; GB1318364A; BE756099A

Description

Alexander G. Nesher 216 Fitzwilliam Lane, Rosemont, Pennsylvania 19010 (V.St.A.)

„Laminarfluß-Steuergerät"

U.S.A.-Priorität vom 15. September 1969 aus der U.S.A.-Patentanmeldung Nr. 857 851

Die Erfindung bezieht sich auf ein Laminarfluß-Steuergerät und insbesondere auf eine Membran zur Erzeugung einer laminaren Luftströmung.

Bereits früher wurde vorgeschlagen, eine laminare Luftströmung einzusetzen, um einen staubfreien Arbeitsplatz zu schaffen bzw. aufrechtzuerhalten. Die Überwachung des Grades der Verunreinigung sowie die Schaffung von staubfreien Arbeitsräumen bzw. Arbeitsplätzen mit extrem hohen Sauberkeitsgrad besitzt eine große Bedeutung in der Elektronikindustrie, Raumfahrtindustrie, in der pharmazeutischen Industrie sowie in anderen Industriezweigen und schließlich in Krankenhäusern.

Bietet sich ein Einsatz einer laminaren Luftströmung, no bewegt sich das gesamte Luftvolumen innerhalb eines begrenzten Raumes mit gleichmäßiger Geschwindigkeit entlang paralleler Flußlinien, wobei der laminare Luftfluß im gesamten Raum bei geringster Wirbelbildung abläuft. Die näher bezeichneten Forderungen für einen solchen laminaren Luftstrom sowie seinen Einsatz sind in der Bundesvorschrift (Federal. Standard) Nr. 200, d.h. der neuen Fassung mit dem Titel «Clean Rooms and Work Station Requirement», Controlled Environment" enthalten.

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In der früher eingereichten Patentanmeldung U.S.A, Uv. 3.303.771 wird eine Deckenkonstruktion beschrieben, bei der die laminare Strömung durch eine plane, undurchsichtige 'Platte 'gewährleistet wird.

In der früher eingereihten Patentanmeldung U.S.A.

Nr. 3.4-26.512 sind verschiedene Ausführungsformen gezeigt, innerhalb der gewölbte, undurchsichtige Membranen zur Steuerung bzw. Bündelung der Laminarströmungen eingesetzt werden.

Die bisher verfügbaren Membranen zur Erzeugung r eines Laminarstromes waren infolge ihrer Undurchsichtigkeit für eine leichte Unterbringung der Lichtquellen bzw. Beleuchtungskörper ungeeignet.

Befindet sich der Beleuchtungskörper an der Membran, so kann am abgegebenen Laminarfluß, unterhalb, eine Störung in einer Entfernung des vierfachen Quermaßes des vom Beleuchtungskörper gebildeten Hindernisses bewirkt werden. Wird der Beleuchtungskörper weiter nach unten verlegt, so wird damit unterhalb die Störung des Laminarstromes verstärkt.

Besteht die der Erzeugung des Laminarstromes dienende Membran aus Metall, so sind der Lochung des Metalls fertigungstechnische Grenzen gesetzt, d.h. Lochdurchmesser und Dicke | stehen in einem bestimmten Verhältnis.

Das erfindungsgemäß aufgebaute Laminarfluß-Steuergerät ist mit einer durchscheinenden bzw. durchsichtigen Membran ausgerüstet, so daß ein Beleuchtungskörper derart oberhalb angeordnet werden kann, daß eine Störung des Laminarflusses ausgeschlossen ist, wobei die Beleuchtungsstärke der Betriebseinstellung ein verbessertes Laminarflußdiagramm unterhalb der Membran bietet. Darüberhinaus ergeben sich beim Durchtritt durch die Membran gleichmäßigere Geschwindigkeiten, wobei das Verhältnis zwischen Lochdurchmessei¹ und Dicke erhöht und damit die Laminarflußexgenschaften verbessert werden können.

: En der Zielsetzung der Erfindung liegt demnach

die Schaffung eines Laminarfluß-Steuergeräts mit verbesserter

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Membran, die sich sowohl für eine Lichtübertragung als auch für bessere Laminarflußeigenschaften eignet.

Das erfindungsgemäß aufgebaute Laminarfluß-Steuergerät ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß es bei einfacher Konstruktion, verhältnismäßig problemloser Herstellung bessere Umgebungsbedingungen ermöglicht.

In den Zeichnungen ist das erfindungsgemäß aufgebaute Laminarfluß-Steuergerät anhand mehrerer beispielsweise gewährten Ausführungsformen schematisch veranschaulicht. Es zeigen:

-Fig. 1 - eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Laminarfluß-Steuergeräts, wobei auf die Darstellung der Gebläse, Gehäuse und ähnliche Teile verzichtet wurde; ■

- Fig. 2 - eine Vertikalschnittansicht annähernd entlang der Linie;

2-2 der Figur 1;

- Fig. 3 - eine vergrößerte Horizontalschnittansicht annähernd

entlang der Linie 3-3 der Figur 2 j

- Fig. 4 - eine leicht verkleinerte Vertikalschnittansieht annähen!

entlang der Linie 4-4 der Figur 3 und i

- Fig. 5 - eine graphische Darstellung bestimmter Leistungskenn- i

werte der erfindungsgemäß aufgebauten Laminarfluß- ; Steuereinrichtungen. :

Innerhalb der einzelnen Figuren wurden gleiche : Teile jeweils mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. j

In der Figur 5 sind in der graphischen Darstellung;

die Leistungskennwerte der perforierten Membranen dargestellt, wo-j. bei die Werte des Druckgefälles auf der Ordinate in Inch Wasser- ! säule, auf der Abszisse die Geschwindigkeit in Fuß/Minute bzw. Kubikfuß/Minute/Quadratfuß angegeben werden. Die Kurven zeigen , hierbei jeweils die neutralen Zonenwerte der Membran.

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In Figur 5 sind Kurvenpunkte des Druckgefälles in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit für Membranen dargestellt, die 2,85, 3,2, 3,6, 4,1 und 4,7% ihrer Gesamtoberfläche als neutrale oder offene Zonen bilden.

In den Figuren 1 bis 4 ist ein Laminarfluß-Steuergerät für staubfreie Luft im Zusammenhang mit einem Arbeitsaufbau bzw. einer Station 10 dargestellt. Die Halterung für die Station 10 sowie die Gehäuseteile der Station wurden nicht dargestellt, da diese durch frühere Patentanmeldungen als bekannt vork ausgesetzt werden können.

Die erfindungsgemäß aufgebaute, perforierte Membran 12 besitzt die Form eines Bleches und-besteht aus durchsichtigem bzw. durchscheinendem Kunststoffmaterial. Die Eingangsseite der Membran 12 wird mit gefilterter Druckluft beschickt, die von einer Quelle der Art abgegeben wird, die in der Patentanmeldung USA Nr. 3.426.512 beschrieben wurde.

Die perforierte Membran 12 ist mit einer Vielzahl von Öffnungen 14 versehen, die im wesentlichen über die gesamte Oberfläche verteilt sind. Die als Düsen arbeitenden Öffnungen 14 ; lassen eine Vielzahl von Laminarströmungen für Luft bzw. andere Gase entstehen. Form und Größe der Öffnungen scheinen insoweit nicht kritisch zu sein, als diese in einer Ebene durch die Membran¹ ■ geführt sind und im wesentlichen glatt, frei von Gratbildungen und anderen Unregelmäßigkeiten verlaufen.

Sofern es sich bei dem für die Membran 12 verwendeten Material um Kunststoff handelt, kann das Verhältnis des Durchmessers der Öffnungen 14 zur Materialstärke etwa 1:2 betragen, wobei durch eine längere Öffnung (siehe Figur 4) ein günstigerer Verlauf des Luftstromes und bessere Laminarflußeigenschaften erzielt werden.

Innerhalb einer besonderen Ausfuhrungsform kann

der Durchmesser der Öffnungen 14 0,050 Inch betragen, wobei der für die Perforation verwendete Stempel für eine Kunststoffmembran ■^: doppelter Stärke' verwendet werden kann, ohne daß hierdurch eine Beeinträchtigung des Perforierungsverfahrens (s. Figur 4) entsteht.

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In Figur 3 ist eine bevorzugte Anordnung der Öffnungen 14 in versetzter Form dargestellt.

Bei der Ermittlung der bestmöglichen Ergebnisse hat sich gezeigt, daß der Anteil der neutralen Zonen der Öffnungen 14 in der Membran 12 zwischen 1 und 4,9% liegt und zwar bei einem Druckgefälle über die Membran 12 von etwa 0,02 Inch Wassersäule bis 0,38 Inch Wassersäule und Geschwindigkeiten von etwa 20 bis 130 Fuß pro Minute.

Bei einem spezifischen Beispiel ergeben sich

Öffnungen 14 von 0,1(50 Inch in gestaffelter Gitterform, wobei eine Öffnung 14 als Mittelpunkt gewählt und in einem Radius von 7/32 Inch 6 Öffnungen gelocht werden. Damit ergibt sich eine offene bzw. neutrale Zone von 4,7%.

Die Membran 12 eignet sich insbesondere bei

einem Einsatz einer Lichtquelle 16 wie z.B. einer Leuchtstofflampe mit einer Vielzahl von Röhren 18, die von der Eintrittsseite der Membran 12 verhältnismäßig wenig entfernt sind, ohne daß hierdurch der freie Luftzutritt zu den öffnungen 14 behindert wird. Die Lichtquelle 16 ist in der Darstellung mit entsprechender Lichtstärke direkt durch die Membran 12 auf den Arbeitsplatz 10 gerichtet.

Bei der Membran 12 kann es sich wie in der vorher

eingereichten USA-Patentanmeldung Nr. 3.426.512 gezeigt, um eine j gewölbte Form oder wie in den Figuren um eine plane Form han- | dein, " !

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Claims

Patentansprüche :

1. Laminarfluß-Steuergerät für die Luftversorgung staubfreier Räume, dadurch gekennzeichnet, daß dieses eine Membran (12) besitzt, die aus einer lichtdurchlässigen Kunststoffolie besteht, wobei diese Membran (12) eine Vielzahl von Laminarflußöffnungen (14) besitzt, deren Durchmesser die Stärke der Membran (12) nicht überschreitet.

2. Laminarfluß-Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Durchmessers der Öffnungen (14) zur Stärke der Membran (12) 1:2 beträgt.

3. Laminarfluß-Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der neutralen Zonen der Öffnungen (14) in der Membran (12) zwischen 1 und 4,9% liegt.

4. Laminarfluß-Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Membran (12) eine Lichtquelle (16) angeordnet ist, die durch die Membran einen Lichtfluß sendet.

5. Laminarfluß-Steuergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Membran (12) ein Arbeitsplatz (10) angrenzt, der von der Lichtquelle (16) ausgeleuchtet wird.

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