DE69711087T2

DE69711087T2 - Vorrichtung zur dynamischen trennung von zwei zonen

Info

Publication number: DE69711087T2
Application number: DE69711087T
Authority: DE
Inventors: Jean-Claude Laborde; Manuel Mocho
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA; UNIR Ultra Propre Nutrition Industrie Recherche
Current assignee: UNIR Ultra Propre Nutrition Industrie Recherche; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 2002-10-02
Anticipated expiration: 2017-12-25
Also published as: FR2757933B1; WO1998029696A1; AU5768498A; CN1242071A; DE69711087D1; AU724418B2; JP2001513185A; US6251006B1; CA2275950C; EP0956481A1; FR2757933A1; ATE214471T1; JP3796267B2; CN1135333C; CA2275950A1; EP0956481B1; ES2174333T3

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur dynamischen Trennung von wenigstens zwei Zonen, in denen unterschiedliche Milieus herrschen, um mit einem hohen Arbeitstakt den Transfer von Gegenständen oder Produkten von einer Zone zur anderen zu ermöglichen, ohne die Einschließung zu unterbrechen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in zahlreichen industriellen Gebieten angewandt werden.
So kann es in allen Industrien (Nahrungsmittel, Arzneimittel, Biotechnologien, Hochtechnologien, Kernkraft, Chemie, usw.) angewandt werden, in denen es nötig ist, in miteinander kommunizierenden Zonen unterschiedliche Milieus aufrechtzuerhalten, um den häufigen Transfer von Gegenständen oder Produkten zu ermöglichen. Der Wort "MÜieu" bezeichnet insbesondere die aeraulischen Bedingungen, die Gas- und Teilchenkonzentrationen, die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit, usw.

Stand der Technik

Es gibt gegenwärtig zwei Arten von Lösungen, die dynamische Trennung zweier miteinander kommunizierender Zonen sicherzustellen, um Zum Beispiel das Hinein- und Herausbefördern von Gegenständen zu ermöglichen: den Schutz durch Ventilation und den Schutz durch mittels Luftvorhang.
Der Schutz durch Ventilation besteht darin, künstlich einen Druckunterschied zwischen den beiden Zonen herzustellen, damit der in einer zu schützenden Zone herrschende Druck höher ist als der Druck, der im Innern einer kontaminierenden Zone herrscht. Man kann also, falls die zu schützende Zone ein Produkt enthält, das durch die Umgebungsluft kontaminiert werden könnte, in die zu schützende Zone einen Luftstrom einleiten, der dann durch die Zugangsöffnung dieser Zone austritt. Im umgekehrten Fall, wo es darum geht, das Personal und die Umgebung zu schützen, die sich außerhalb eines kontaminierten Raums befinden, wird die dynamische Einschließung sichergestellt, indem in diesem kontaminierten Raum eine Absaugventilation installiert wird. In dem einen wie dem anderen Fall fordert eine empirische Regel eine minimale Geschwindigkeit der Ventilationsluft von 0,5 mls in der Öffnungsebene, durch die die beiden Zonen kommunizieren, um den Transfer der Kontamination in die zu schützende Zone zu verhindern.
Die Effizienz dieser Schutztechnik mittels Ventilation ist jedoch nicht perfekt, insbesondere nicht, wenn Gegenstände zwischen den beiden Zonen transferiert werden. Zudem erfordert dieser Schutztyp, je nach Fall die gesamte gegen die kontaminierende Außenatmosphäre zu schützende Zone oder die gesamte kontaminierte Zone zu behandeln und zu kontrollieren. Wenn die zu behandelnde und zu kontrollierende Zone groß ist, führt dies zu hohen Kosten bei der Ausrüstung.und dem Betrieb. Schließlich sichert diese Schutztechnik mittels Ventilation nur einen Schutz in einer Richtung; das heißt, dass sie nur wirkt, wenn die Kontaminationstransfers nur in einer Richtung möglich sind.
Die Schutztechnik mittels Luftvorhangs besteht darin, in die Trennzone, durch die die beiden Zonen kommunizieren, einen Reinluftstrahl oder mehrere benachbarte mit derselben Richtung einzublasen, der bzw. die eine fiktive Tür zwischen der zu schützenden Zone und der kontaminierenden Zone bilden.
Entsprechend der Theorie der turbulenten ebenen Strahlen zerfällt ein Luftstrahl in zwei unterschiedliche Zonen: eine Übergangszone (oder Kemzone) und eine Entwicklungszone.
Die Übergangszone entspricht dem zentralen Teil des Strahls, abgestützt auf der Düse, durch die die Reinluft eingeblasen wird. In dieser Zone, in der keine Vermischung zwischen der eingeblasenen Luft und der den Strahl umgebenden Luft stattfindet, ist der Geschwindigkeitsvektor konstant. Lm Querschnitt entsprechend einer zur Ebene der Trennzone senkrechten Ebene nimmt die Breite der Übergangszone progressiv ab, indem sie sich von der Düse entfernt. Diese Übergangszone wird in der Folge der Beschreibung "Kern" genannt.
Die Entwicklungszone des Strahls ist die Zone, die sich außerhalb der Übergangszone befindet. In dieser Entwicklungszone des Strahls wird die Luft beiderseits des Strahls durch die Strahlströmung mitgerissen bzw. -gezogen. Dies drückt sich durch die Veränderungen des Geschwindigkeitsvektors und durch eine Luftverwirbelung aus. Das Mitreißen von Luft durch die beiden Seiten des Strahls wird "Anregung" genannt. Ein Luftstrahl regt also auf jeder seiner Seiten eine Luftmenge an, die vor allem von der Einblasmenge des betreffenden Strahls abhängt.
In den Dokumenten FR-A-2 530 163 und FR-A-2 625 520 wird vorgeschlagen, einen Luftvorhang zu benützen, um eine verunreinigte Zone von einer reinen Zone zu trennen. In beiden Fällen wird der Luftvorhang durch zwei benachbarte Reinluftstrahlen derselben Richtung gebildet. Noch genauer erfolgt die dynamische Trennung durch einen ersten, relativ langsamen Strahl (langsamer Strahl genannt), dessen Kem die Gesamtheit der Öffnung abdeckt. Der zweite Strahl (schneller Strahl genannt), relativ schnell in Bezug auf den langsamen Strahl, befindet sich zwischen dem langsamen Strahl und der Reinzone. Er hat die Aufgabe, den langsamen Strahl durch einen Ansaugeffekt zu stabilisieren, der diesen letzteren gegen den schnellen Strahl drückt.
In diesen Dokumenten wird präzisiert, dass der Kern des langsamen Strahls ausreichend lang ist, um die gesamte Öffnung abzudecken, wenn die Breite der Einblasdüse des langsamen Strahls wenigstens 1/6 der Höhe der zu schützenden Öffnung beträgt.
In dem Dokument FR-A-2 652 520 wird außerdem vorgeschlagen, simultan Ventilations-Reinluft mit einer den Bedürfnissen angepassten Temperatur ins Innere der zu schützenden Zone zu blasen. Es wird präzisiert, dass diese Reinluft mit einem Durchsatz eingeblasen werden muss, der im Wesentlichen der Luftmenge entspricht, die durch diejenige Seite des schnellen Strahls angeregt wird, die in Kontakt mit dem Ventilations- Reinluftstrahl ist.
Außerdem wird in dem Dokument FR-A-2 659 782 vorgeschlagen, den beiden in den Dokumenten FR-A-2 530 163 und FR-A-2 652 520 benutzten Reinluftstrahlen einen dritten, relativ langsamen Reinluftstrahl so hinzuzufügen, dass sich der schnelle Strahl zwischen zwei benachbarten langsamen Strahlen befindet und dieselbe Richtung hat. Die Einblasmenge der Ventilations-Reinluft ins Innere der zu schützenden Zone ist dann wesentlich kleiner, da die Anregung in dieser Zone durch die Entwicklungszone eines der langsamen Strahlen erzeugt wird, und nicht mehr durch die Entwicklungszone des schnellen Strahls, wie im Falle eines Luftvorhangs mit zwei Strahlen. Zudem ist die dynamische Einschließung in den beiden Richtungen sichergestellt, was in den vorhergehenden Dokumenten nicht der Fall war.
Man kennt aus dem Dokument WO-A-96 24011 auch eine Vorrichtung, bei der eine Kammer, in der eine eingeschlossene Atmosphäre herrscht, durch eine oder zwei Öffnungen; denen Gasvorhänge zugeordnet sind, mit einer gleichen Außenatmosphäre kommuniziert. Jeder Gasvorhang wird durch einen langsamen, von einem schnellen Strahl unterstützten Strahl gebildet, wie in den Dokumenten FR-A-2 530 163 und FR-A-2 652 520. Die Kammer ermöglicht die kontinuierliche Behandlung bzw. Verarbeitung von Produkten dank einem Einblasen eines Reagens ins Innere. Die Produkte gelangen durch die Außenatmosphäre in die eingeschlossene Atmosphäre der Kammer, um dort behandelt bzw. verarbeitet zu werden, ehe sie in die Außenatmosphäre zurückgebracht werden.
Trotz der durch die verschiedenen Dokumente beigetragenen Verbesserungen wird das Problem des Transfers von Gegenständen oder Produkten zwischen zwei Zonen, in denen unterschiedliche Milieus herrschen, mit einem hohem Arbeitstakt ohne Unterbrechung der Umschließung, durch keine bekannte Vorrichtung zufriedenstellend gelöst, und insbesondere nicht in dem Fall, wo zwischen den beiden Zonen ein Risiko sich kreuzender Kontamination besteht.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung hat eine Vorrichtung zur dynamischen Trennung von wenigstens zwei Zonen zum Gegenstand, in denen unterschiedliche Milieus herrschen, die den Transfer von Gegenständen oder Produkten zwischen diesen beiden Zonen mit einem hohen Arbeitstakt ermöglicht, ohne die Einschließung zu unterbrechen, wobei der Fall, wo zwischen den beiden Zonen ein Risiko sich kreuzender Kontaminationen besteht, eingeschlossen ist.
Erfindungsgemäß erzielt man dieses Resultat mittels einer Vorrichtung zum dynamischen Trennen von wenigstens zwei Zonen, in denen unterschiedliche Milieus herrschen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie umfasst:
- wenigstens eine Pufferzone mit kontrollierter Atmosphäre, durch die hindurch die zu trennenden Zonen kommunizieren;
- dynamische Einschließeinrichtungen, eingefügt zwischen den benachbarten kommunizierenden Zonen jedes Paars, um zwischen diesen Zonen einen Luftvorhang zu erzeugen, der einen relativ langsamen ersten Luftstrom umfasst, der einen Kern enthält, der die Kommunikation zwischen den Zonen vollständig verschließt bzw. unterbricht, und einen relativ schnellen zweiten Strahl mit derselben Richtung wie der erste Strahl und an diesen auf der Seite der Pufferzone angrenzend.
Der Ausdruck "mit kontrollierter Atmosphäre" bedeutet, dass alle Kennwerte der in der Pufferzone vorhandenen Luft, zum Beispiel die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit, die aeraulischen Bedingungen, die Gas- und Teilchenkonzentration, usw. kontro9liert werden.
Der Ausdruck "benachbarte kommunizierende Zonen" bezeichnet innerhalb des Gesamten, gebildet durch die zu trennenden Zonen und durch die Pufferzone(n), jede Gruppe von zwei Zonen, die direkt miteinander kommunizieren: So gibt es in dem Fall, wo die Vorrichtung eine einzige Pufferzone umfasst, angeordnet zwischen zwei zu trennende Zonen, zwei Paare benachbarter kommunizierender Zonen, jedes gebildet durch die einzige Pufferzone und eine der zu trennenden Zonen. Wenn mehrere Pufferzonen vorgesehen sind, gibt es wenigstens ein weiteres Paar kommunizierender Zonen, gebildet durch zwei Pufferzonen.
Das Einrichten von einer oder mehreren Pufferzonen zwischen den zu trennenden Zonen sowie das Einrichten von Luftvorhängen, gebildet durch wenigstens zwei Reinluftströme zwischen den benachbarten kommunizierenden Zonen, ermöglicht den Transfer von Gegenständen oder Produkten mit hohem Arbeitstakt, wobei verhindert wird, dass Kontaminationsstoffe, die in einer der Zonen mit kontrolliertem Milieu vorhanden sind, in die andere Zone mit kontrolliertem Milieu gelangen, und umgekehrt. Jede Pufferzone spielt also zwischen den zu trennenden Zonen die Rolle einer dynamischen Schleuse.
Vorzugsweise sind die dynamischen Einschließeinrichtungen, die sich zwischen jedem Paar benachbarter kommunizierender Zonen befinden, so beschaffen, dass in jedem Luftvorhang der zweite (schnelle) Strahl mit einem solchen Durchsatz eingeblasen wird, dass die Luftmenge, die durch diejenige Seite des zweiten Strahls angeregt wird, die mit dem ersten (langsamen) Strahl Kontakt hat, kleiner ist als die Einblasmenge des ersten Strahls oder, vorzugsweise, im Wesentlichen der Hälfte dieses Strahls entspricht.
Bei einer speziellen Ausführungsform sind diese Einschließeinrichtungen derartig, dass jeder Luftvorhang einen dritten, relativ langsamen Strahl umfasst, mit derselben Richtung wie der erste und zweite Strahl und dem zweiten (schnellen) Strahl benachbart, auf der Seite der Pufferzone, wobei der dritte Strahl einen Kem umfasst, der die Kommunikation zwischen den Zonen total verschließt bzw. unterbricht, und mit einer Menge eingeblasen wird, die im Wesentlichen gleich groß ist wie die Einblasmenge des ersten Strahls, so dass die Luftmengen, die durch diejenigen Seiten des zweiten Strahls angeregt werden, die jeweils mit dem ersten und dem dritten Strahl Kontakt haben, kleiner sind oder, vorzugsweise, im Wesentlichen halb so groß sind wie die Einblasmengen von diesen.
In der Praxis umfasst jede·der dynamischen Einschließeinrichtungen wenigstens zwei benachbarte. Lufteinblasdüsen und eine Luftabsaugöffnung, den Einblasdüsen gegenüberstehend und in einer zu diesen parallelen Ebene angeordnet. Die Einblasdüsen und die Absaugöffnung befinden sich vorteilhafterweise in der jeweiligen Verlängerung der oberen und unteren Wand der Pufferzone.
Um das Verhalten der Vorrichtung noch zu verbessern, insbesondere wenn der Luftvorhang durchbrochen wird, umfasst die Pufferzone vorzugsweise eine Ventilation, zum Beispiel eine Blasdecke, Einblaseinrichtungen umfassend, die Reinluft in diese Zone liefern. Der Durchsatz dieser Einblaseinrichtungen ist dann wenigstens gleich der Summe der Luftmengen, die durch jede der Seiten der Strahlen der Luftvorhänge angeregt wird, die in Kontakt mit der Pufferzone sind. Zudem entspricht der Durchsatz der Einblaseinrichtungen einer minimalen Geschwindigkeit von 0,1 mls, bezogen auf die Flächen der Ebenen der Enden der Pufferzone.
In diesem Fall kann die Pufferzone auch eine Absaugöffnung umfassen, die über ihre gesamte untere Wand verteilt ist. Der Durchsatz der Einblaseinrichtungen ist dann höchstens gleich der Summe der durch die Absaugöffnung abgesaugten Luftmenge und der durch jede der Seiten der Strahlen der Luftvorhänge angeregten Luftmenge, die Kontakt mit der Pufferzone haben. Zudem muss der Durchsatz der Einblaseinrichtungen immer eine minimale Geschwindigkeit von 0,1 m/s sicherstellen, bezogen auf die Flächen der Ebenen der Enden der Pufferzone. Diese Anordnung oder Konzeption entspricht insbesondere dem Fall, wo die Pufferzone benutzt wird, um eine elementare Operation (Dosierung, Konditionierung bzw. Behandlung usw.) an den zwischen den zu trennenden Zonen transferierten Gegenständen oder Produkten vorzunehmen.
In diesem letzteren Fall können mehrere Pufferzonen in Reihe zwischen den zu trennenden Zonen vorgesehen werden. Die Luftvorhänge, vorgesehen zwischen zwei Pufferzonen, werden dann durch Seitenwände einer Breite gleich der Breite der benachbarten Lufteinblasdüsen abgegrenzt.
Außerdem werden die Luftvorhänge, die zwischen einer Pufferzone und einer der zu trennenden Zonen vorgesehen sind, durch Seitenwände einer Breite wenigstens gleich der maximalen Dicke dieser Luftvorhänge abgegrenzt.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

In der Folge werden beispielartig und nicht einschränkend verschiedene Ausführungsarten der Erfindung beschrieben, bezogen auf die beigefügten Zeichnungen:
- die Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine einzige Pufferzone zur Verbindung von zwei Zonen mit kontrolliertem Milieu darstellt, ausgestattet mit zwei Luftvorhängen, von denen jeder zwei aneinandergrenzende Reinluftstrahlen umfasst, entsprechend einer ersten Ausführungsart der Erfindung;
- die Fig. 2 ist eine der Fig. 1 vergleichbare perspektivische Ansicht, die den Fall zeigt, wo jeder der Luftvorhänge durch drei aneinandergrenzende Reinluftstrahleri gebildet wird, entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
- die Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch, zwischen zwei Zonen mit kontrolliertem Milieu, mehrere Pufferzonen in Reihe zeigt.

Detaillierte Darstellung verschiedener Ausführungsarten

In der Fig. 1 sind durch die Bezugszeichen 10a und 10b zwei Zonen bezeichnet, in denen unterschiedliche Milieus herrschen und zwischen denen mit hohem Arbeitstakt Gegenstände oder Produkte transferiert werden sollen, wenigstens in einer Richtung. Im gesamten Text werden diese Zonen 90a und 10b "zu trennende Zonen" oder "Zonen mit kontrolliertem Milieu" genannt. Es wird zum Beispiel angenommen, jedoch nicht einschränkend, dass Gegenstände oder Produkte mit einem hohen Arbeitstakt von der Zone 10a in die Zone 10b transferiert werden sollen.
Die Zonen 10a und 10b sind durch dichte Wände (nicht dargestellt) abgegrenzt und in ihnen herrschen unterschiedliche Milieus, das heißt, dass wenigstens eine der Charakteristika, zum Beispiel die Gas- und Teilchenkonzentration, die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit usw., sich von der einen zur anderen Zone unterscheiden.
Erfindungskonform verbindet man die Zonen 10a und 10b durch wenigstens eine dynamische Trennvorrichtung, die in der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsart eine Pufferzone 12 umfasst, durch die hindurch die Zonen 10a und 10b kommunizieren. Noch ,genauer ist die Pufferzone 12 eine Zone mit kontrollierter Atmosphäre, das heißt eine Zone, in der verschiedene Parameter wie die Gas- und Teilchenkonzentration, die aeraulischen Bedingungen, die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit usw. kontrolliert werden.
Die erfindungsgemäße Trennvorrichtung umfasst zudem dynamische Einschließeinrichtungen, in der Fig. 1 allgemein durch die Bezugszeichen 14a und 14b bezeichnet, jeweils eingefügt zwischen der Zone 10a und der Pufferzone 12 und zwischen der Pufferzone 12 und der Zone 10b, das heißt zwischen jedem Paar benachbarter kommunizierender Zonen der Vorrichtung.
Die dynamischen Einschließeinrichtungen 14a schaffen einen ersten Luftvorhang 16a zwischen der Zone 10a und der Pufferzone 12. In vergleichbarer Weise schaffen die dynamischen Einschließeinrichtungen 14b einen zweiten Luftvorhang 16b zwischen der Pufferzone 12 und der Zone 10b mit kontrolliertem Milieu.
Wie schematisch dargestellt in der Fig. 1 wird die Pufferzone 12 durch dichte Wände so abgegrenzt, dass sie einen horizontalen Gang mit rechwinkligem Querschnitt bildet, der mit seinen Enden jeweils in der Zone 10a und der Zone 10b mündet, durch die Luftvorhänge 16a und 16b hindurch, die durch die dynamischen Einschließeinrichtungen 14ä und 14b erzeugt werden.
Die obere horizontale Wand der Pufferzone 12 bildet einen Blasdecke 18. Diese Blasdecke 18 ist mit Einblas- oder Ventilationseinrichtungen (nicht dargestellt) verbunden, die Reinluft mit einer bestimmten Mengenleistung in die Pufferzone 12 liefern. Wie man in der Folge sehen wird, hängt diese Mengenleistung von den Merkmalen der Luftvorhänge 16a und 16b ab und von dem eventuellen Vorhandensein einer Absaugöffnung in der Pufferzone 12.
Bei der in der Fig. 1 dargestellten Ausführung bildet die untere horizontale Wand 20 der Pufferzone 12 eine Arbeitsebene. Als Variante kann eine Absaugöffnung sich über diese gesamte untere Wand 20 erstrecken, um einen Teil der Ventilationsluft aufzunehmen, die durch die Blasdecke 18 in diese Pufferzone 12 eingeblasen wird.
Außer seiner oberen horizontalen Wand, die die Blasdecke 18 bildet, und seiner unteren horizontalen Wand 20 wird die Pufferzone 12 durch zwei Seitenwände 22 abgegrenzt, die vertikal sind und parallel zu der Ebene der Fig. 1.
Die Einschließeinrichtungen 14a und 14b sind in der Verlängerung der dichten Wände angeordnet und begrenzen die Pufferzone 12, um die Luftvorhänge 16a und 16b zu bilden, wenn diese Einschließeinrichtungen benutzt werden.
Noch genauer sind bei der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform die dynamischen Einschließeinrichtungen 14a und 14b so konzipiert, dass sie Luftvorhänge 16a und 16b erzeugen, von denen jeder aus zwei aneinandergrenzenden Reinluftstrah)en derselben Richtung besteht. Zu diesem Zweck umfassen die dynamischen Einschließeinrichtungen 14a zwei Lufteinblasdüsen 24a und 26a, die sich quer über die gesamte Breite der Pufferzone 12 erstrecken, in der Verlängerung der Blasdecke 18, auf der Seite der Zone 10a. In vergleichbarer Weise umfassen die dynamischen Einschließeinrichtungen 14b, die sich quer über die gesamte Breite der Pufferzone 12 erstrecken, in der Verlängerung der Blasdecke 18 auf der Seite der Zone 10b zwei Lufteinblasdüsen 24b und 26b. Alle Einblasdüsen 24a, 26a, 24b und 26b münden in einer selben horizontalen Ebene, die sich in der Verlängerung der Unterseite der Blasdecke 18 befindet.
Die dynamischen Einschließeinrichtungen 14a umfassen außerdem eine horizontale Absaugöffnung 28a, den Einblasdüsen 24a und 26a gegenüberstehend, die sich über die gesamte Breite der Pufferzone 12 erstreckt, in der Verlängerung ihrer unteren Wand 20. In gleicher Weise umfassen die dynamischen Einblaseinrichtungen 14b eine horizontale Absaugöffnung 28b, die sich unter den Lufteinblasdüsen 24b und 26b befindet und sich über die gesamte Breite der Pufferzone 12 erstreckt, in der Verlängerung ihrer unteren Wand 20.
Jede der dynamischen Einschließeinrichtungen 14a und 14b umfasst außerdem Einrichtungen (nicht dargestellt), die ermöglichen, Luft mit einer kontrollierte Geschwindigkeit und einer kontrollierten Durchsatzmenge einzublasen, jeweils durch die Einblasdüsen 24a und 26a und durch die Einblasdüsen 24b und 26b, sowie Einrichtungen (nicht dargestellt), die ermöglichen, jeweils durch die Absaugöffnungen 28a und 28b die Gesamtheit der Luftmengen abzusaugen, die durch die Düsen eingeblasen werden.
Wie schematisch dargestellt in der Fig. 1, verlängern sich die dichten Seitenwände 22, die die Pufferzone 12 abgrenzen, über die Enden dieser Zone über eine Länge hinaus, die wenigstens der Hälfte der maximalen Dicke der Luftvorhänge 16a und 16b entspricht, um jede Unterbrechung an den Seitenrändern der Luftvorhänge zu vermeiden.
Wie schon angegeben; entspricht die Ausführungsart der Fig. 1 dem Fall, wo jeder der Luftvorhänge 16a und 16b durch zwei aneinandergrenzende Reinluftstrahlen derselben Richtung gebildet wird. Die beiden Luftvorhänge 16a und 16b haben identische Charakteristika, die in der Folge detaillierter beschrieben werden.
Wenn die dynamischen Einblaseinrichtungen 14a und 14b benutzt werden, liefert jede der Lufteinblasdüsen 24a und 24b einen relativ langsamen Reinluftstrahl, von denen nur die Kerne 30a und 30b dargestellt sind. Außerdem liefert jede der Lufteinblasdüsen 26a und 26b, die unmittelbar an den Seiten der Einblasdecke 18 angeordnet sind, einen relativ schnellen Reinluftstrahl, bezogen auf die durch die Düsen 24a und 24b gelieferten Strahlen. In der Fig. 1 sind nur die Kerne 32a und 32b dieser relativ schnellen Strahlen dargestellt. Zur Vereinfachung werden die relativ langsamen und relativ schnellen Strahlen in der Folge des Textes jeweils "langsame Strahlen" und "schnelle Strahlen" genannt.
Da die Lufteinblasdüsen 24a, 26a, 24b, 26b sich über die gesamte Breite der Pufferzone 1w erstrecken, erstrecken sich die Luftvorhänge 16a und 16b ebenfalls über die gesamte Breite der Pufferzone, zwischen den Seitenwänden 22 von dieser.
Wie schematisch in der Fig. 1 dargestellt ist jeder der durch die Düsen 24a und 24b eingeblasenen langsamen Strahlen so bemessen, dass sein Kern 30a, 30b den gesamten Querschnitt der Pufferzone an deren Enden abdeckt, die jeweils in den Zonen 10a und 10b münden. Dieses Resultat erzielt man, indem man dafür sorgt, dass die Reichweite Länge der Kerne 30a und 30b wenigstens gleich der Höhe der Pufferzone 12 ist. Zu diesem Zweck hat der Einblasschlitz jeder der Düsen 24a und 24b parallel zu der Ebene der Figur eine Breite, die wenigstens 1/6, und vorzugsweise 1/5, der Höhe der Pufferzone 12 beträgt.
Außerdem, um Turbulenzen zu vermeiden und aus wirtschaftlichen Gründen, beträgt die Geschwindigkeit jedes dieser langsamen, durch die Düsen 24a und 24b eingeblasenen Strahlen vorteilhafterweise 0,5 mls. Da die Länge der Kerne 30a und 30b der langsamen Strahlen wenigstens gleich der Höhe der Pufferzone 12 ist, und da diese Strahlen relativ langsam sind, folgen die Luftstrahlen der Kontur der Gegenstände oder Produkte, die die Luftvorhänge 16a und 16b durchqueren, ohne Unterbrechung der Einschließung.
Die geringe Geschwindigkeit der durch die Düsen 24a und 24b eingeblasenen Strahlen hat jedoch zur Folge, dass diese Strahlen, wenn sie allein sind, durch die aeraulischen oder mechanischen Störungen destabilisiert werden könnten, die nahe der Luftvorhänge entstehen können und dabei die Unterbrechung der Einschließung der Zonen 10a und 10b unterbrechen würden. Aus diesem Grund teilt man den langsamen Strahlen die durch die Düsen 26a und 26b eingeblasenen schnellen Strahlen zu: Die größere Geschwindigkeit dieser schnellen Strahlen ermöglicht, die Stabilität der langsamen Strahlen und folglich die Effizienz der Einschließung der Zonen 10a und 10b im Falle des Durchbrechens der dynamischen Barrieren der dynamischen Einschließung, die die beiden Luftvorhänge 16a und 16b bilden, sicherzustellen. Als nichteinschränkendes Beispiel kann die Breite jeder der beiden Düsen 26a und 26b der schnellen Strahlen ungefähr 1/40 der Breite der Lufteinblasdüsen 24a und 24b der langsamen Strahlen betragen.
Vorzugsweise, um den Barriereneffekt zu optimieren, den die Luftvorhänge 16a und 16b liefern, wird die Einblasmenge jedes der schnellen Strahlen durch die Düsen 26a und 26b so geregelt, dass die Luftmenge, angeregt durch diejenigen Seiten dieser schnellen Strahlen, die mit den langsamen, durch die Düsen 24a und 24b eingeblasenen Strahlen in Kontakt sind, kleiner oder, vorzugsweise, im Wesentlichen halb so groß sind wie die Einblasmenge dieser langsamen Strahlen.
Wie schon beschrieben, kann die gesamte durch die Düsen eingeblasene Luft sowie die durch die Luftvorhänge 16a und 16b mitgerissene bzw. -gezogene Luft durch die darunter befindlichen Absaugöffnungen 28a und 28b zurückgewonnen werden. In der Praxis kann die durch die Absauggitter 28a und 28b zurückgewonnene Luft durch spezielle Reinigungseinrichtungen (nicht dargestellt) gereinigt werden, ehe sie in Richtung Einblasdüsen 24a, 26a; 24b, 26b recycelt wird. Der Luftüberschuss wird nach einer zweiten spezifischen Reinigung aus dem Kreislauf ausgeschieden.
Festzustellen ist, dass die horizontale Ausrichtung der Lufteinblasdüsen, auf der die vertikale Ausrichtung der Luftstrahlen beruht, sowie die horizontale Anordnung der Absaugöffnungen gegenüber den Luftströmen ermöglicht, den Barriereneffekt zu optimieren, den man mit Hilfe der dynamischen Einschließeinrichtungen 14a und 14b erzielt.
Außerdem ermöglicht die interne Ventilation der Pufferzone 12 durch die Blasdecke 18, in dieser Zone einen Reinigungseffekt zu erzielen. Dieser Reinigungseffekt trägt bei zu der Effizienz der dynamischen Trennung der Zonen 10a und 10b, insbesondere im Falle des Transfers von Gögenständen oder Produkten mit einem hohen Arbeitstakt zwischen diesen beiden Zonen.
Noch genauer ist bei der Ausführungsform der Fig. 1, bei der jeder der Luftvorhänge 16a und 16b durch zwei aneinandergrenzende Luftstrahlen derselben Richtung gebildet wird, die Reinluft-Einblasmenge in die Pufferzone 12, durch die Blasdecke 18, wenigstens gleich groß wie durch die schnellen Strahlen der Düsen 26a und 26b an denjenigen Seiten dieser schnellen Strahlen angeregten Luftmenge, die mit der Pufferzone 12 Kontakt haben. Zudem wird die Ventilations-Reinluft in die Pufferzone 12 durch die Blasdecke 18 mit einer solchen Geschwindigkeit eingeblasen, dass die Luftgeschwindigkeit, bezogen auf die Flächen der Ebenen der Enden der Pufferzone 12, die in den Zonen 10a und 10b münden, wenigstens 0,1 m/s beträgt.
Festzustellen ist außerdem, dass die physikalischen Charakteristika (Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Gas- und Teilchenkonzentration usw.) durch geeignete Einrichtungen kontrolliert werden (nicht dargestellt), um in der Pufferzone 12 eine bestimmte Atmosphäre herzustellen und aufrechtzuerhalten. Diese Atmosphäre kann mit der identisch sein, die in einer der beiden Zonen 10a und 10b herrscht oder sich von dieser unterscheidet, je nach betrachteter Anwendung.
Jede der Absaugöffnungen 28a und 28b hat eine Breite, die im Wesentlichen der kumulierten Breite der Lufteinblasdüsen 24a und 26a bzw. 24b und 26b entspricht. Diese Breite kann jedoch moduliert werden, insbesondere um bestimmte aeräülische Bedingungen zu berücksichtigen, die in den Zonen 10a und 10b herrschen und die die Luftvorhänge 16a und 16b bildenden Strahlen aus der Vertikalen ablenken könnten. So ist es wünschenswert, die Breite der entsprechenden Absaugöffnung in Richtung Inneres der Pufferzone 12 zu verkleinem, wenn die den Luftvorhang bildenden Strahlen die Tendenz haben, zur Außenseite dieser Zone hin abgelenkt zu werden. Umgekehrt muss die Breite der Absaugöffnung in Richtung Inneres der Pufferzone 12 vergrößert werden, wenn die den Luftvorhang bildenden Strahlen dazu tendieren, ins Innere dieser Zone abgelenkt zu werden.
Die Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsart der Erfindung, die sich von der Ausführungsart der Fig. 1 im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass jeder der Luftvorhänge, mit 16'a und 16'b bezeichnet, drei aneinandergrenzende Reinluftstrahlen gleicher Richtung umfasst.
Zu diesem Zweck umfasst jede der dynamischen Einblaseinrichtungen, mit 14'a und 14'b bezeichnet, jeweils außer den Lufteinblasdüsen 24a, 26a und 24b und 26b eine dritte Einblasdüse 34a und 34b, jeweils an die Düsen 26a und 26b angrenzend, auf deren der Blaswand 18 zugewandten Seite.
Wenn die dynamischen Einschließeinrichtungen 14'a und 14'b benutzt werden, liefert jede der Lufteinblasdüsen 34a, 34b einen dritten Reinluftstrahl, relativ langsam in Bezug auf die durch die Düsen 26a und 26b eingeblasenen schnellen Strahlen, zwischen diesem schnellen Strahl und der Pufferzone 12. die Kerne dieser dritten Strahlen sind in der Fig. 2 mit 36a und 36b bezeichnet.
Die Abmessungen der Düsen 34a und 34b werden so gewählt, dass die Kerne 36a und 36b der dritten Strahlen jedes der Luftvorhänge 16'a und 16'b den gesamten Querschnitt der Pufferzone 12 abdecken. Zu diesem Zweck hat der untere Schlitz jeder Düse 34a und 34b in dem zur Ebene der Fig. 2 parallelen Querschnitt eine Breite, die wenigstens 1/6, und vorzugsweise 1/5, der Höhe der Pufferzone 12 beträgt. In der Praxis sind die Breiten der Düsen 24a, 34a und 24b und 34b gleich.
Bei der zweiten, in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsart der Erfindung wird die Einblasmenge der durch die Düsen 34a und 34b gelieferten schnellen Strahlen so geregelt, dass sie im Wesentlichen gleich der Einblasmenge der durch die Düsen 24a und 24b gelieferten langsamen Strahlen ist. So sind die Luftmengen, · die durch diejenigen · Seiten der durch die Düsen 26a und 26b eingeblasenen schnellen Strahlen angeregt werden, die jeweils mit jedem der langsamen Strahlen des entsprechenden Luftvorhangs Kontakt haben, kleiner oder im Wesentlichen halb so groß wie die Einblasmengen dieser langsamen Strahlen.
Wie auch in der Fig. 2 dargestellt, ist die Breite jeder Absaugöffnung 28'a und 28'b an die Breite der Luftvorhänge 16'a und 16'b derart angepasst, dass sie im Wesentlichen gleich der kumulierten Breite der diese Luftvorhänge bildenden Düsen ist. Selbstverständlich kann diese Breite moduliert werden, wie schon weiter oben mit Bezug auf die Fig. 1 beschrieben, wenn die in wenigstens einer der Zonen 10a und 10b herrschenden aeraulischen Verhältnisse dazu tendieren, die Luftvorhänge in Bezug auf die Vertikale abzulenken.
Die oben mit Bezug auf die Fig. 2 kurz beschriebene zweite Ausführungsform der Erfindung ermöglicht, eine dynamische Einschließung in beiden Richtungen zwischen der Pufferzone 12 und jeder der Zonen 10a und 10b sicherzustellen. Zudem kann die Menge der durch die Blasdecke 18 eingeblasenen Ventilations-Reinluft deutlich reduziert werden. Die Menge der durch die Blasdecke 18 eingeblasenen Luft ist dann wenigstens gleich der Luftmenge, die durch. die durch die Düsen 34a und 34b eingeblasenen langsamen Strahlen auf denjenigen Seiten dieser Strahlen angeregt werden, die mit der Pufferzone 12 Kontakt haben, und sie derartig, dass eine Geschwindigkeit von 0,1 m/s gewährleistet ist, bezogen auf die Flächen der Ebenen der Enden der Pufferzone.
Bei den oben mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 beschriebenen Ausführungsarten ist die Pufferzone 12 eine passive Zone, in der an den Gegenständen oder Produkten, die zwischen den Zonen 10a und 10b transferiert werden, keine Operation bzw. Arbeit durchgeführt wird.
Bei anderen Ausführungsarten der Erfindung ist die Pufferzone eine aktive Zone; das heißt dass sie benützt wird, um an den zwischen den Zonen 10a und 10b transferierten Gegenständen oder Produkten eine elementare Operation durchzuführen (Dosierung, Konditionierung bzw. Behandlung usw.):
Die Architektur der dynamischen Trennvorrichtung ist dann mit der identisch, die oben mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 beschrieben wurde. Jedoch ist eine Absaugöffnung über die gesamte untere Wand 20 der Pufferzone 12 verteilt. Die Absauggeschwindigkeit durch diese Absaugöffnung hindurch beträgt ungefähr 0,1 bis ungefähr 0,2 mls. Die Einblasmenge der internen Ventilation durch die Blasdecke 18 ist dann größer und wenigstens gleich der Summe der Luftmengen, die durch jede der Seiten der Luftvorhänge angeregt werden, die mit der Pufferzone 12 in Kontakt sind, und der Absaugmenge durch die Absaugöffnung hindurch.
Zudem genügt es, sicherzustellen, dass diese Einblasmenge der internen Ventilation einer minimalen Geschwindigkeit von 0,1 mls entspricht, bezogen auf die Fläche der Ebenen der Enden der Pufferzone.
Festzustellen ist, dass die Durchsatzmengen, der Ventilation durch die Blasdecke 18 und der Absaugung durch die Absaugöffnungen, größer sein können. Jedoch sind dann die Betriebskosten der Vorrichtung höher.
Wie schon in der Fig. 3 schematisch dargestellt, können mehrere aufeinanderfolgende elementare Operationen (Dosierung, Behandlung usw.) zwischen den Zonen 10a und 10b ausgeführt werden, während des Transfers der Gegenstände oder Produkte. In diesem Fall umfasst die erfindungsgemäße dynamische Trennvorrichtung mehrere Pufferzonen 12, in Reihe angeordnet, durch die die Zonen 10a und 10b kommunizieren. Jede der Pufferzonen 12 hat dann Charakteristika, die den oben beschriebenen entsprechen und insbesondere eine Blasdecke 18 und eine ihr gegenüberstehende Absaugöffnung 20'.
In diesem Fall sind dynamische Einschließeinrichtungen, bezeichnet durch die Bezugszeichen 14a, 14b und 14c, eingefügt zwischen jedem Paar benachbarter kommunizierender Zonen. Noch genauer sind die dynamischen Einschließeinrichtungen 14a eingefügt zwischen der Zone 10a und der Pufferzone 12, die in die Zone 10a mündet, die dynamischen Einschließeinrichtungen 14c sind eingefügt zwischen jedem Paar benachbarter Pufferzonen 12 und die dynamischen Einschließeinrichtungen 14b sind eingefügt zwischen der Zone 10b und der Pufferzone 12, die in diese Zone 10b mündet.
Die dynamischen Einschließeinrichtungen 14a, 14b und 14c sind identisch und können je nach Fall entsprechend der oben mit Bezug auf die Fig. 1 oder mit Bezug auf die Fig. 2 beschriebenen Art realisiert werden.
Wie oben beschrieben, werden die durch die dynamischen Einschließeinrichtungen 14a und 14b gebildeten Luftvorhänge, die die Zonen 10a und 10b trennen, seitlich durch die Seitenwände 22 der betreffenden Pufferzonen abgegrenzt, die sich in die Zonen 10a und 10b verlängern, so dass sie eine Breite haben, die wenigstens gleich der maximalen Dicke der betreffenden Luftvorhänge ist.
Hingegen werden die Luftvorhänge, die durch die dynamischen Einschließeinrichtungen 14c gebildet werden, die die beiden aufeinanderfolgenden Pufferzonen 12 trennen, seitlich durch Verlängerungen der Seitenwände 22 dieser Pufferzonen abgegrenzt, über eine Breite gleich der Breite der diese Luftvorhänge bildenden Einblasdüsen.
Wie beispielartig im Fall der zentralen Pufferzone 12 in der Fig. 3 dargestellt, kann man mit ein und derselben Pufferzone die dynamische Trennung von mehr als zwei Zonen 10a, 10b und 10c realisieren. In diesem Fall werden in wenigstens einer der Seitenwände 22 der betreffenden Pufferzone eine oder mehrere Öffnungen hergestellt und jede der Öffnungen wird durch dynamische Einschließeinrichtungen 14d kontrolliert, deren Charakteristika denen der dynamischen Einschließeinrichtungen 14a und 14b der Fig. 1 - oder der dynamischen Einschließeinrichtungen 14a und 14'b der Fig. 2 entsprechen.

Claims

1. Vorrichtung zur dynamischen Trennung von wenigstens zwei Zonen (10a,10b), in denen unterschiedliche Milieus herrschen,

dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst:

wenigstens eine Pufferzone (12) mit kontrollierter Atmosphäre, durch die hindurch die zu trennenden Zonen kommunizieren;

- dynamische Einschließeinrichtungen (14a,14b,14'a,14'b), eingefügt zwischen den benachbarten kommunizierenden Zonen jedes Paars, um zwischen diesen Zonen einen Luftvorhang (16a,16b,16'a,16'b) zu erzeugen, der einen relativ langsamen ersten Luftstrom umfasst, der einen Kem (30a,30b) enthält, der die Kommunikation zwischen den Zonen vollständig verschließt bzw. unterbricht, und einen relativ schnellen zweiten Strahl mit derselben Richtung wie der erste Strahl und an diesen auf der Seite der Pufferzone (12> angrenzend.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei dem die genannten dynamischen Einschließeinrichtungen (14a,14b; 14'a,14'b) derartig sind, dass in jedem Luftvorhang (16a,16b,16'a,16'b) der. zweite Strahl mit solchen Menge eingeblasen wird, dass die Luftmenge, die induziert bzw. angeregt wird durch die Seite des zweiten Strahls, die mit dem ersten Strahl Kontakt hat, im Wesentlichen höchstens halb so groß ist wie die. Einblasmenge des ersten Strahls.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei dem die genannten dynamischen Einschließeinrichtungen (14a,14b,14'a,14'b) derartig sind, dass in jedem Luftvorhang (16a,16b,16'a,16'b) der zweite Strahl mit solchen Menge eingeblasen wird, dass die Luftmenge, die induziert bzw. angeregt wird durch die Seite des zweiten Strahls, die mit dem ersten Strahl Kontakt hat, im Wesentlichen halb so groß ist wie die Einblasmenge des ersten Strahls.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die genannten dynamischen Einschüeßeinrichtungen (14'a,14'b) derartig sind, dass jeder Luftvorhang (16'a,16'b)einen relativ langsamen dritten Strahl mit einer dritten Einblasmenge umfasst, mit derselben Richtung wie der erste und der zweite Strahl und unmittelbar neben dem zweiten Strahl, auf der Seite der Pufferzone (12), wobei der dritte Strahl einen Kern (36a,36b) umfasst, der die Kommunikation zwischen den Zonen total verschließt bzw. unterbricht, und mit einer Menge eingeblasen wird, die im Wesentlichen gleich groß ist wie die erste Einblasmenge, sodass die Luftmengen, die induziert bzw. angeregt wird durch die Seiten des zweiten Strahls, die jeweils mit dem ersten und dem dritten Strahl Kontakt haben, im Wesentlichen höchstens halb so groß sind wie die Einblasmengen von diesen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die genannten dynamischen Einschließeinrichtungen (14'a,14'b) derartig sind, dass bei jedem Luftvorhang die Luftmengen, die induziert bzw. angeregt werden durch die Seiten des zweiten Strahls, die jeweils mit dem ersten und dem dritten Strahl Kontakt haben, im Wesentlichen halb so groß sind wie die Einblasmengen von diesen.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem jede der genannten dynamischen Einschließeinrichtungen wenigstens zwei nebeneinanderliegende Luftversorgungsdüsen (24a,26a,34a,24b,26b,34b) und eine Absaugöffnung (28a,28b, 28'a,28'b) umfasst, die sich gegenüberstehen und sich in zwei parallelen Ebenen befinden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Versorgungsdüsen (24a,26a, 34a,24b,26b,34b) und die Absaugöffnungen (28a,28b,28'a,28'b) sich jeweils in der Verlängerung einer oberen Wand und einer unteren Wand (20) der Pufferzone (12) befinden.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Pufferzone (12) eine mit Einblaseinrichtungen verbundene Ventilation (18) umfasst, die Reinluft in die Pufferzone liefert, deren Menge wenigstens gleich der Summe der Luftmengen ist, die induziert bzw. angeregt wird durch jede der Seiten des mit der Pufferzone (12) Kontakt habenden Luftvorhangstrahls (16a,16b,16a',16'b), wobei die Durchsatzmenge der Einblaseinrichtungen so ist, dass eine Mindestgeschwindigkeit von 0,1 mls gewährleistet ist, bezogen auf die Flächen der Ebenen der Enden der Pufferzone.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Ventilation eine Einblasdecke (18) umfasst.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 und 9, bei dem die Pufferzone (12) eine Absaugöffnung (20') umfasst, verteilt über die gesamte untere Wand (20), wobei die Durchsatzmenge der Einblaseinrichtungen wenigstens gleich der Summe der Luftdurchsatzmenge der Absaugöffnung (20') und derjenigen Luftdurchsatzmenge ist, die induziert bzw. angeregt wird durch jede der Seiten des Vorhangluftstrahlen, die mit der Pufferzone (12) Kontakt haben.

11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der mehrere Pufferzonen (12), gebildet durch Seitenwände (22), in Serie zwischen den zu trennenden Zonen (10a,10b) angeordnet sind, wobei die zwischen zwei Pufferzonen (12) eingefügten Luftvorhänge abgegrenzt werden durch die Kontinuität der Seitenwände (22), und die zwischen einer Pufferzone (12) und einer der zu trennenden Zonen (10a,10b) durch Seitenwände verlängert sind, deren Breite wenigstens gleich der maximalen Dicke dieser Luftvorhänge ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der eine einzige Pufferzone (12), gebildet durch Seitenwände (22), zwischen den zu trennenden Zonen (10a, 10b) eingefügt ist, wobei die Luftvorhänge verlängert werden durch einen Teil der Seitenwände (22), deren Breite wenigstens gleich der maximalen Dicke dieser Luftvorhänge ist.

13. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der mindestens eine der Pufferzonen mit mehr als zwei Öffnungen versehen ist.