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Erfindungsgebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Arbeitsumgebungsraum, der wenigstens
vier im Wesentlichen längliche,
vertikale Beine, die ein unteres Ende und ein oberes Ende aufweisen,
und eine Decke umfasst, die mit den Beinen am oberen Ende der entsprechenden
Beine verbunden ist und welche die Beine untereinander verbindet.
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Technischer
Hintergrund
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Beim
Schweißen,
Schleifen, Lackieren, Waschen oder ähnlichen Arbeiten werden häufig über die
Luft übertragene
Rückstandsprodukte
erzeugt oder freigesetzt. Beispielsweise wenn üblicherweise Schweißabgase
freigesetzt werden, wenn üblicherweise
Schleifpartikel von abgeschliffenem Material freigesetzt werden,
wenn häufig
Farblösemittel
und Lackspritzer freigesetzt werden und wenn häufig Reinigungslösemittel
oder relativ starke Detergentien freigesetzt werden. In vielen Fällen sind
diese Rückstandsprodukte
schädlich
für den
Menschen oder für die
Umwelt. Viele der Substanzen sind schädlich, weil sie bei den oben
erwähnten
Zusammenhängen in
hohen Konzentrationen verwendet werden.
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Um
diese Probleme zu lösen,
kann zum Beispiel von so genannten lokalen Abzugvorrichtungen Gebrauch
gemacht werden. Häufig
besteht die lokale Abzugvorrichtung aus einem Gebläse, das
einen negativen Druck in einem Kanal oder in einem Rohr aufbaut,
dessen Ende so zurechtgemacht ist, dass es sich in der Nähe des Bereichs
befindet, in der das Rückstandsprodukt
freigesetzt wird. Das Ende des Rohrs kann zum Beispiel unmittelbar über der
Stelle positioniert werden, an der das Schweißen durchgeführt wird,
wobei die Abgase abgezogen werden. Das Gebläse leitet die Luft gemischt
mit Abgas zu einem Filter oder direkt nach Außen, wo das Abgas freigelassen
werden kann. Wenn die Rückstandsprodukte nicht
direkt nach Außen
gelassen werden können, wird
die Luft genötigt,
durch einen Filter oder einen anderen Typ von Reinigungsmittel zu
strömen.
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Ein
Nachteil der lokalen Abzüge
ist der, dass ihre Wirkung häufig
zu „lokal" ist. Wenn die Tätigkeit in
einem großen
Bereich durchgeführt
wird, müssen viele
lokale Abzüge
verwendet werden. Darüber
hinaus müssen
relativ leistungsstarke Gebläse
verwendet werden, um eine ausreichend starke Saugkraft zu erzeugen,
damit die Rückstandsprodukte
in einem zufrieden stellenden Ausmaß gesammelt werden können.
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Für einige
Arbeitstypen, beispielsweise Lackieren und Reinigen, ist, was die
Beseitigung von unerwünschten
Substanzen betrifft, das Gegenteil richtig. Bei diesen Tätigkeitstypen
ist es wünschenswert,
zu verhindern, dass Schadstoffe in den Arbeitsbereich eintreten,
da sie das Endergebnis zerstören können. Schadstoffe
können
beispielsweise den Lack von Autos oder anderen lackierten Stahlprodukten
ruinieren.
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Ein
Weg, eine saubere Umgebung für
Tätigkeiten
bereitzustellen, die für
Schadstoffe empfindlich sind, ist es, so genannte Reinräume zu verwenden. In
vielen Fällen
sind diese Reinräume
derart konstruiert, dass ein Raum dicht gefertigt und die Gesamtventilation
des Raumes so gesteuert wird, dass in dem Raum im Vergleich zur
Umgebungsluft ein Druck leicht oberhalb der Atmosphäre erhalten
wird. Dieser positive Druck hält
Schadstoffe in der Form von über
die Luft übertragenen
Partikeln davon ab, in den Raum einzudringen und das Arbeitsergebnis
zu zerstören.
Es ist häufig
notwendig, relativ große
Räume aufzubauen,
da die gesamte Arbeit, die Lagerung von Ausrüstung etc. in dem Raum bewirkt
werden muss. In vielen Industriezweigen werden solche Räume nicht
in einem ausreichenden Ausmaß benötigt, um
die erforderlichen Investitionen zu rechtfertigen.
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Heutzutage
gibt es demnach zwei verschiedene Wege, das Problem zu lösen, wie
eine saubere Arbeitsumgebung zu erhalten ist. Eine dieser Lösungen kann
mit der Entfernung von Rückstandsprodukten
aus einer Arbeitsumgebung fertig werden und die andere Lösung kann
unerwünschte
Partikel davon abhalten, in den Arbeitsbereich einzudringen.
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Beispielsweise
ist es beim Lackieren wünschenswert,
Schadstoffpartikel fernzuhalten, während gleichzeitig freigesetzte
Lösemitteldämpfe und Lackspritzer
entfernt werden sollten.
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Eine
mögliche
Lösung
würde es
sein, einen lokalen Abzug (mit negativem Druck) innerhalb eines Reinraums
(mit positivem Druck) anzuordnen. Diese Lösung leidet jedoch immer noch
an den oben erwähnten
Nachteilen, die mit lokalen Abzügen
verbunden sind. In vielen Fällen überschreiten
die Dimensionen des Arbeitsbereichs die Kapazität des lokalen Abzugs. Darüber hinaus
besteht ein großes
Risiko, dass eine Tätigkeit,
die Rückstandsprodukte
erzeugt, den Reinraum kontaminieren könnte. Da Reinräume häufig eine
große
Investition darstellen, ist es nicht zu rechtfertigen, schmutzige
Tätigkeiten
in einem Reinraum auszuführen.
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Heutzutage
gibt es keine Lösung,
die das Problem, wie man Rückstandsprodukte
entfernt, während
Schadstoffpartikel ferngehalten werden, zufrieden stellend löst.
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Zusätzlich sind
Lösungen
für diese
Probleme nach dem Stand der Technik mit Problemen bezüglich der
Kapazität
und den Dimensionen des Arbeitsbereichs (lokale Abzüge) verbunden
oder sie erfordern zu große
Investitionen.
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Ein
Arbeitsumgebungsraum nach dem Stand der Technik gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 ist aus US-A-3,302,547 bekannt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Lösung für die oben erwähnten Probleme
zu liefern.
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Es
ist eine andere Aufgabe der Erfindung, einen Arbeitsumgebungsraum
bereitzustellen, der so flexibel ist, dass er bei vielen verschiedenen
Anwendungen verwendet werden kann, ohne dass irgendwelche Modifikationen
nötig sind.
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Diese
Aufgaben werden mittels eines Arbeitsumgebungsraums erreicht, der
von der An ist, wie er in der Einleitung angegeben wurde, und der dadurch
gekennzeichnet ist, dass die Beine Gebläsemittel tragen, die so zurechtgemacht
sind, dass sie in wenigstens zwei Betriebsmodi betrieben werden können, d.
h. dem Raum Luft zuzuführen
bzw. dem Raum Luft zu entziehen, und dass jedes Gebläsemittel
individuell zwischen den zwei Betriebsmodi steuerbar ist, um den
Luftaustausch des Arbeitsumgebungsraums einzustellen.
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Da
die Beine jeweils ein Gebläsemittel
tragen, das individuell steuerbar ist, ist es möglich, Luftströme zu erhalten,
die in einer gewünschten
An und Weise durch den Raum ausgerichtet werden. Die Luft kann beispielsweise
durch einen oder mehrere benachbarte Gebläsemittel, die Luft zuführen, und
einen oder mehrere gegenüber
befindliche Gebläsemittel,
die Luft entziehen, in eine bestimmte Richtung gelenkt werden. Dies
bietet einen ausgeprägten Transport
von Luft von der Zuführung
zum Entzug. Infolge dieses Lufttransports können Rückstandsprodukte in der Form
von Abgasen oder dergleichen entfernt werden. Da das Gebläsemittel
individuell gesteuert werden kann, ist es zudem möglich, einen
positiven Druck bereitzustellen, oder einen negativen Druck, wenn
es gewünscht
wird, der den Zustrom von Staub oder anderen über die Luft übertragene Schmutzpartikel
in den Arbeitsumgebungsraum blockieren kann. Im Ergebnis können die
oben erwähnten
Probleme gelöst
werden. Der erfinderische Arbeitsumgebungsraum löst alle die Probleme, die oben
angeführt
wurden. Rückstandsprodukte
können entzogen
werden, Schmutzstoffe können
ferngehalten werden und der Raum kann für verschiedene Anwendungsgebiete
verwendet werden, ohne dass irgendwelche Modifikationen notwendig
sind.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
dargelegt.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
trägt jedes
Bein einen Luftkanal, der mit den Gebläsemitteln verbunden ist und
der sich entlang der im Wesentlichen gesamten Länge des Beins erstreckt. Mittels
dieses Designs kann die Luft in verschiedenen Positionen entlang
der Ausdehnung des Beins zugeführt
oder entzogen werden, während gleichzeitig
die Positionierung der Gebläsemittel nicht
die Tätigkeit
einschränkt.
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Vorzugsweise
weist jeder Luftkanal zur Luftzuführung oder zum Luftentzug eine
Hauptöffnung auf,
die mit einem Propellerdämpfer
versehen ist und zum Inneren des Raums weist.
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Jeder
Kanal weist zweckmäßigerweise
wenigstens zwei Hauptöffnungen
auf, die zum Inneren des Raums weisen, wobei die beiden Öffnungen
an verschiedenen Positionen entlang der Ausdehnung des Beins angeordnet
sind. In der Folge ist es möglich,
den Luftstrom auf eine einfache An und Weise zu steuern, so dass
Luft an verschiedenen vertikalen Niveaus im Raum entzogen oder zugeführt wird.
Es ist zudem möglich,
den Luftstrom so zu steuern, dass er diagonalen Linien von oberen
Enden der Beine an einem oder mehreren Beinen und den unteren Enden an
den anderen Beinen folgt, was bei vielen Anwendungen wünschenswert
ist, bei denen sich Abgase bilden, oder ähnlichen Anwendungen, bei denen
es notwendig ist, durch die Luft übertragene Fremdstoffe zu entfernen.
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Die
Steuerung des Luftstroms kann durch Ausstattung einer jeden Hauptöffnung mit
individuell betriebsfähigen
Dämpfern
weiter gesteigert werden.
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Darüber hinaus
umfasst der Arbeitsumgebungsraum zweckmäßigerweise eine Anzahl von Wandelementen,
die individuell zwischen einer geschlossenen Position, in der jedes
Wandelement fast die im Wesentlichen vertikale, geometrische Ebene abdeckt,
die durch zwei benachbarte Beine gebildet wird, und einer geöffneten
Position, in der die Wandelemente von der Ebene entfernt sind. Die
Wände verursachen,
dass der Luftaustausch noch mehr durch die Gebläsemittel gesteuert werden,
anstelle dass ein Luftaustausch über
die Seitenflächen
des Raums stattfindet. Durch Entwurf der Wandelemente derart, dass
sie zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Position beweglich
sind, wird das Einlegen von Objekten in den Raum erleichtert, ungeachtet
dessen, ob das Objekt oder der Raum bewegt wird.
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Der
Luftkanal in jedem Bein weist zweckmäßigerweise zwei Seitenöffnungen
auf, von denen jede zu einem entsprechenden Bein von zwei benachbarten
Beinen gerichtet ist. Infolge dieses Designs bilden sich Luftwände in den
Ebenen, die durch zwei benachbarte Beine gebildet werden. Diese
Luftwände
verhindern oder vermindern wenigstens in Wechselwirkung mit den
Wänden
oder alleine den Luftaustausch zwischen dem Raum und dem Äußeren über die
Wandflächen
des Raums.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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Die
Erfindung wird nun detaillierter unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische
Zeichnung beschrieben, die zum Zweck der Exemplifizierung ein derzeit
bevorzugtes Ausführungsbeispiel der
Erfindung zeigt.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht des Arbeitsumgebungsraums, gesehen
schräg
von unten, mit den jeweiligen individuell beweglichen Wandelementen
in einer geschlossenen Position.
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2 ist
eine Ansicht entsprechend der von 1, wobei
sich die jeweiligen Wandelemente in einer geöffneten Position befinden.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten
Arbeitsumgebungsraums, gesehen schräg von oben.
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4 ist
eine Ansicht der langen Seite des in 2 gezeigten
Arbeitsumgebungsraums.
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5 ist
ein Schnitt entlang der Linie V-V in 4.
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6 ist
ein Schnitt entlang der Linie VI-VI in 4.
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Detaillierte
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
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Wie
aus den Figuren ersichtlich ist, weist der Arbeitsumgebungsraum
die Form eines rechtwinkligen Parallelepipeds auf, welches durch
vier im Wesentlichen vertikale, längliche Beine 10, 20, 30, 40 abgegrenzt
wird. Zwischen ihnen bilden die Beine 10, 20, 30, 40 zwei
lange Seiten und zwei kurze Seiten. Sowohl die langen als auch die
kurzen Seiten können mittels
beweglicher Wandelemente 50, 60, 70, 80 abgedeckt
oder vollständig
geöffnet
gelassen werden. Die Wandelemente 50, 60, 70, 80 können beispielsweise
eine An von Faltwänden,
Jalousiewänden
oder ein anderer Typ von Wandelement sein, das in seiner gefalteten
Position oder relativ zum Raum geöffneten Position wenig Platz
benötigt,
verglichen mit der Fläche,
die es in seiner ungefalteten Position oder geschlossenen Position
relativ zum Raum abdeckt.
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Die
vier Beine 10, 20, 30, 40 sind
an ihren oberen Enden durch eine rechtwinklige Rahmenkonstruktion 90 verbunden,
die eine Decke 91 trägt.
Die Decke 91 kann in einem Stück ausgebildet sein, aber sie
kann auch aus einer Anzahl von separaten Elementen 91a–c ausgebildet
sein.
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Im
Folgenden wird die Konstruktion eines Beins 20 beschrieben.
Die anderen Beine 10, 30, 40 sind auf
eine entsprechende An und Weise aufgebaut. Bei der Beschreibung
wird auf Teile des Beins 20 Bezug genommen und in der Zeichnung
werden für
entsprechende Teile der Beine 10, 30, 40 entsprechende
Bezugsnummern verwendet.
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Das
Bein 20 ist hohl und trägt
einen Kanal 21 oder grenzt ihn ab, welcher sich im Wesentlichen
in der gesamten Längsrichtung
des Beins 20 erstreckt. An seinem oberen Ende trägt das Bein 20 ein
Gebläse 22,
das so zurechtgemacht ist, dass es dem Inneren des Raums Luft zuführt oder
daraus entzieht.
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Das
Gebläse 22 wird
frequenzgesteuert und kann so gesteuert werden, dass Luft in beiden
Richtungen und in einer Anzahl von verschiedenen Kapazitätspegeln
des Lufttransports geleitet werden kann.
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Der
Kanal 21 weist drei Hauptöffnungen 32a–c auf,
die entlang der Längsausdehnung
des Beins 20 auf Abstand angeordnet und übereinander in
Linie gebracht sind. Die drei Hauptöffnungen 23a–c weisen
gleiche Dimensionen auf und decken fast die gesamte Länge des
Beins ab. Jede der Hauptöffnungen 23a–c ist mit
einem Propellerdämpfer
ausgestattet, der auf solche Art und Weise individuell betriebsfähig ist,
dass er so eingestellt werden kann, dass ein Luftstrom, der aus
den jeweiligen Öffnungen
ausströmt,
in einer beliebigen Richtung eingestellt werden kann, sowohl was
die vertikale als auch die horizontale Richtung betrifft. Im Falle
eines Zustroms von Luft kann die Luft aus einer beliebigen Richtung
in einer entsprechenden Art und Weise bezogen werden. Jeder der
Dämpfer
kann zudem geschlossen werden, so dass der Luftaustausch über die
entsprechenden Öffnungen
blockiert wird.
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Zudem
sind die Seitenöffnungen 24a–c und 25a–c mit Dämpfern ausgestattet,
entsprechend zu denen der Hauptöffnungen 23a–c.
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Im
Querschnitt weist das Bein 20 die Form eines Viertels eines
gleichseitigen Sechsecks auf. Die Linien, die den Querschnitt des
Beins 20 vom Sechseck abtrennen, sind vom Raum weg gerichtet und
die einzige verbleibende ungebrochene Kante erstreckt sich diagonal
im Raum. Die Hauptöffnungen 23a–c sind
auf dieser ungebrochenen Kante angeordnet, wohingegen sich die Seitenöffnungen 24a–c und 25a–c an den
Kantenflächen
befinden, die in Hälften
geteilt sind und die zu den benachbarten Beinen 10 und 40 gerichtet
sind. Die Hauptöffnungen 23a–c und die
Seitenöffnungen 24a–c und 25a–c decken
im Wesentlichen die gesamten Seitenflächen im Querschnitt des Kanals 21 ab,
was bedeutet, dass die Flächen
fast des gesamten Beins 20, die zum Raum hin weisen, aus Öffnungen 23a–c, 24a–c, 25a-c bestehen, die mit
Dämpfern
versehen sind.
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Wie
es oben erwähnt
wurde, sind die anderen Beine 10, 30, 40 auf
eine entsprechende Art und Weise aufgebaut und Merkmale, die jenen
entsprechen, die oben beschrieben wurden, sind in der Zeichnung
gezeigt.
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Durch
Bereitstellen der Beine mit den oben beschriebenen Kanälen, Öffnungen,
Dämpfern
und Gebläsen
ist es möglich,
den Luftstrom auf eine Anzahl von verschiedenen Wegen im Raum zu
steuern, um mit einer Anzahl von verschiedenen Situationen bei diversen
Arten von Tätigkeiten
fertig zu werden, die in dem Raum ausgeführt werden können.
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Der
Luftstrom kann beispielsweise so gesteuert werden, dass ein Luftzug
vom Boden an einer Seite des Raums zur Decke auf der anderen, gegenübergelegenen
Seite des Raumes erzeugt wird. Es würde auch möglich sein, es so einzurichten,
dass der Luftzug eine Anzahl von Diagonalen bildet, die sich parallel
zueinander horizontal von einem Eck zum anderen Eck des Raums erstrecken.
Der Luftstrom kann in Abhängigkeit
von den momentanen Erfordernissen auf zahllose Arten gesteuert werden.
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Es
ist auch möglich,
einen positiven Druck im Raum aufzubauen, auch wenn den Gebläsen ermöglicht wird,
zusammenzuwirken, um einen Luftzug im Raum zu erzeugen. Dies wird
durch Einstellung der Gebläse,
die dem Raum Luft zuführen,
auf solche Art und Weise erreicht, dass sie vorübergehend eine etwas höhere Betriebskapazität aufweisen
als die Gebläse,
die dem Raum Luft entziehen. Dieser Betriebsmodus kann beispielsweise
zweckmäßig sein,
wenn etwas lackiert oder beschichtet werden soll und es wünschenswert
ist, Schadstoffe davon abzuhalten, den Lack zu beschädigen, während gleichzeitig Lackpartikel
entfernt werden sollen, um eine annehmbare Arbeitsumgebung aufrechtzuerhalten.
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Mit
einem aufrechterhaltenen Luftzug durch den Raum ist es auch möglich, auf
eine entsprechende Art und Weise einen negativen Druck in dem Raum
zu erhalten, durch Entzug von etwas mehr Luft als dem Raum zugeführt wird.
Dieser Betriebsmodus kann zweckmäßig sein,
wenn unbedingt sichergestellt werden muss, dass keine durch die
in dem Raum ausgeführte
Tätigkeit
erzeugten Rückstandsprodukte
die Umgebungsluft erreichen können.
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Durch
Verwendung der Seitenöffnungen,
die auf solche Art und Weise ausgerichtet sind, dass die Luft, mit
den Dämpfern
in einer geraden Position, so zugeführt oder entzogen wird, dass
sich entlang der Seitenflächen
des Raums ein Luftzug bildet, es wird eine Art von Luftbarriere
bereitgestellt, die die Passage von Teilchen zwischen dem Inneren
des Raums und der Umgebungsluft weiter blockiert.
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An
ihrem untere Ende tragen die jeweiligen Beine 10, 20, 30, 40 ein
Rad 16, 26, 36, 46, das so zurechtgemacht
ist, dass es in der Längsrichtung
des Beins 10, 20, 30, 40 beweglich
ist. Wenn sich die Räder 16, 26, 36, 46 in
einer ausgefahrenen Position befinden, kann der gesamte Raum bewegt
werden, und wenn sie sich in einer eingefahrenen Position befinden,
ruht der Raum fest auf dem Boden, da die jeweiligen Beine 10, 20, 30, 40 direkt
gegen den Boden aufliegen.
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Die
Gebläsesysteme 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42 in
den Beinen 10, 20, 30, 40 können zudem
mit Luftkanälen 92 in
der Rahmenkonstruktion 90 ergänzt sein, die die Beine 10, 20, 30, 40 miteinander verbindet
und die Decke 91 trägt.
Diese Luftkanäle 92 können mit
den anderen Teilen des Ventilationssystems 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42 des
Raums in Verbindung stehen. Die Kanäle 92 sind mit einer
Anzahl von Öffnungen 93 versehen,
die mit Dämpfern versehen
sein können.
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Gemäß einem
anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist der Raum dazu vorgesehen, in einem Zusammenhang verwendet zu
werden, bei dem eine Anzahl von Arbeitsstationen nacheinander angeordnet
ist. In diesem Fall kann es beispielsweise ausreichend sein, dass
die zwei langen Seiten bewegliche Wände aufweisen. Demgemäß kann von
einer oder von beiden kurzen Seiten Gebrauch gemacht werden, um
Werkzeuge und dergleichen aufzuhängen.
Wenn die Arbeitsstationen entlang einer bestehenden Wand angeordnet
sind, ist es zudem denkbar, eine der Wände durch eine Dichtung oder dergleichen
zu ersetzen, die gegen die starre Wand anstößt.
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Es
versteht sich von selbst, dass eine Anzahl von Modifikationen der
beschriebenen Ausführungsbeispiele
der Erfindung innerhalb des Umfangs der Erfindung realisierbar ist,
der in den beigefügten
Ansprüchen
definiert wird.
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Der
Raum kann auch eine andere Form aufweisen als rechtwinklig und beispielsweise
ein Quadrat sein, sondern er kann auch mehr Ecken und kompliziertere
Formen aufweisen. Die Anordnung der Gebläse in den Beinen stellt eine
gute Ventilation sicher, auch wenn andere Formen verwendet werden.
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Die
Behandlung der eintretenden oder den Raum verlassenden Luft hängt davon
ab, in welchem Zusammenhang und für welchen Zweck der Raum verwendet
wird. In einigen Fällen
ist der Luftaustausch ausreichend, während in anderen Fällen eine Art
von Filtration notwendig sein kann.
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Der
Raum kann sowohl innerhalb von Räumen
als auch außerhalb
verwendet werden. Im Fall der äußeren Verwendung
kann das Ventilationsmittel beispielsweise auch als eine Heißluftquelle
dienen, um Wärme
zuzuführen,
aber auch um einen Luftzug im Raum zu erzeugen.