Укрытие - RU2030226C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к оборудованию для создания пылезащищенных рабочих мест для осуществления техноло- гических операций с выделением вредных веществ, в частности при производстве современных радиоэлектронных элементов и приборов в радиоэлектронной промышленности, а также может быть использовано в качестве оборудования рабочих мест для выполнения технологических операций, требующих высокой степени обеспыливания воздуха в зоне выполнения этих операций, например в фармацевтической промышленности, осуществляемых с непосредственным участием рабочего-оператора.

Известны технические решения, позволяющие создать на месте выполнения технологических операции обеспыленную атмосферу и предупредить возможность воздействия выделяемых в процессе операции вредных веществ на рабочего-оператора в виде герметичных рабочих мест [1].

Подобные устройства предохраняют собой рабочий стол со смонтированным на нем герметичным кожухом, вентилируемым обеспыленным чистым воздухом. Кожух снабжен смотровым прозрачным окном и двумя гибкими воздухонепроницаемыми рукавами, герметично закрепленными в люках на боковой стенке кожуха, оканчивающимися перчатками для рук. Для размещения внутри кожуха объектов технологической обработки и необходимых инструментов в кожухе выполняются загрузочные люки, герметично закрываемые крышками. При вентилировании внутреннего объема кожуха чистым воздухом можно обеспечить достижения требуемой чистоты полости под кожухом при практически полным предотвращения воздействия выделяющихся в процессе технологической операции вредных веществ на рабочего-оператора.

Однако недостатком подобных устройств является низкая производительность труда рабочего-оператора при их использовании. При работе руками размещенными в рукавах с перчатками имеет место повышенная утомленность рабочего. В процессе размещения объектов обработки внутрь кожуха, через открытый загрузочный люк, в полость кожуха проникают пылевые частицы, для удаления которых требуется осуществлять предварительную, перед началом осуществления технологической операции, продувку полости кожуха чистым воздухом. Вследствие двух указанных причин, непроизводительные затраты времени многократно превышают время, необходимое для непосредственного выполнения технологических операций.

В силу этого недостатка пылезащитные укрытия подобного типа применяются только в случаях использования или выделения особо токсичных веществ, в основном в лабораторных, в не производственных условиях, т.е. в условиях, в которых производительность труда имеет второстепенное значение.

Известно также пылезащитное укрытие, у которого пылезащитный кожух, вентилируемый чистым воздухом, имеет открытый проем, обеспечивающий как достаточную свободу действия рук рабочего-оператора при выполнении требуемых технологических операций и визуального наблюдения за их выполнением, так и свободное перемещение предметов труда (объектов, над которыми осуществляются технологические операции) в рабочую полость пылезащитного кожуха. При этом в процессе использования пылезащитного укрытия указанный открытый проем "превышается" воздушной завесой, организованной плоским потоком чистого воздуха, препятствующего как проникновению внешнего, окружающего пылезащитное укрытие, воздуха во внутреннюю полость кожуха, так и проникновению из внутренней полости кожуха в окружающую его воздушную среду вредных веществ, используемых или выделяющихся во внутренней полости кожуха (в его рабочей зоне) в процессе выполнения технологических операций [2].

Однако пылезащитные укрытия подобного типа обладают существенным недостатком, заключающимся в том, что при размещении рук рабочего-оператора в открытом проеме и их перемещениях в процессе выполнения операций, могут иметь место нарушения сплошности воздушной завесы, образование в ней локальных зон аэродинамической тени - местных разрывов воздушного потока, образующего воздушную завесу в открытом проеме.

Для уменьшения влияния возможных нарушений сплошности воздушной завесы открытого проема пылезащитного кожуха на чистоту воздушной среды внутри пылезащитного кожуха в рабочей зоне укрытия, в ряде случаев применяются конструкции пылезащитных укрытий, у которых непосредственно рядом с открытым проемом пылезащитного кожуха, на рабочем месте рабочего-оператора создается своеобразная "чистая зона", образуемая подачей дополнительного потока чистого воздуха, проходящего непосредственно рядом с открытым проемом, снаружи пылезащитного кожуха, "омывающего" рабочего-оператора.

При наличии подобной "чистой зоны", перед открытым проемом пылезащитного кожуха возможность проникновения пылевых частиц внутрь кожуха, в "рабочую" зону, существенно уменьшается.

Известно пылезащитное укрытие, способное обеспечить чистоту воздушной среды в рабочей зоне укрытия (т.е. в полости пылезащитного кожуха), характеризующуюся содержанием пылевых частиц в воздухе в количествах не более 350 частиц в 1 м³ воздуха при максимальном диаметре частиц до 0,5 мкм [3].

Однако современные требования к надежности элементной базы радиоэлектронных устройств и схем в радиоэлектронной промышленности, ряд технологических операций и процессов биотехнологии и фармацевтической промышленности могут быть обеспечены только при условии их осуществления в воздушной среде, чистота которых характеризуется содержанием пылевых частиц в количествах не более 35 частиц на 1 м³ воздуха, с тем же размером диаметра частиц. Кроме этого, пылезащитное укрытие должно обеспечивать практически полную защиту рабочего-оператора от воздействия вредных веществ, используемых или выделяющихся в процессе осуществления требуемых технологических операций.

Известные технические решения, конструктивно-технологическое выполнение пылезащитных укрытий с открытым проемом, разделяющим рабочую и чистую зоны, не могут обеспечить указанную степень чистоты воздушной среды в рабочей зоне, при одновременном надежном предотвращении рабочего-оператора от используемых или выделяющихся вредных веществ, что в условиях современных предъявляемых к ним требованиям является их основным недостатком.

Целью изобретения является обеспечение возможности достижения в рабочей зоне пылезащитного укрытия с открытым рабочим проемом необходимой высокой степени чистоты воздушной среды (не более 35 частиц на 1 м³ сред при диаметре частиц размером не более 0,5 мкм), при сохранении необходимых санитарно-гигиенических условий для рабочего-оператора.

Эта цель достигается тем, что в известном пылезащитном укрытии, содержащем пылезащитный кожух, образующий рабочую и чистую зоны, сообщающиеся открытым проемом, напорный короб рабочей зоны с воздушным фильтром и сотовой воздухораспределительной решеткой, образующей потолочную стенку рабочей зоны, и вытяжной короб, верхняя перфорированная горизонтальная стенка которого образует столешницу рабочего стола, напорный короб чистой зоны с воздушным фильтром и воздухораспределительной решеткой, образующей потолок чистой зоны, вытяжной короб чистой зоны, верхняя перфорированная стенка которого образует пол чистой зоны, и воздуховоды, сообщающие напорный кожух чистой зоны с системой подачи чистого воздуха, напорный короб рабочей зоны c вытяжным коробом чиcтой зоны и вытяжной короб рабочей зоны с системой удаления воздуха, воздухораспределительные решетки напорных коробов чистой и рабочей зон укрытия выполнены с участками различной воздухопропускной способности.

Сотовая воздухораспределительная решетка напорного коробка рабочей зоны на участке, непосредственно прилегающем к открытому проему между рабочей и чистой зонами, шириной (в направлении, перпендикулярном плоскости открытого проема), равной

На торце напорного короба чистой зоны, противолежащем открытому проему, размещен напорный короб воздушной завесы чистой зоны, сообщающейся с напорным коробом чистой зоны перед воздушным фильтром последнего (по направлению движения подаваемого воздуха), с сотовой воздухораспределительной решеткой, расположенной на одном уровне с воздухораспределительной решеткой напорного короба чистой зоны и имеющий общую ширину в пределах

Предусмотрено также выполнения вытяжного короба чистой зоны с отсеком, простирающимся от пола чистой зоны, до нижней стенки вытяжного короба рабочей зоны (нижней стенки вытяжного короба рабочего стола), имеющего на стенке, обращенной к чистой зоне, вытяжное отверстие.

Выполнение воздухораспределительных устройств в указанном конструктивно-технологическом решении для рабочей и чистой зон пылезащитного укрытия в комплексе обеспечивает следующие условия его функционирования.

Вентилирование рабочей зоны осуществляется чистым воздухом, подаваемым через основную часть воздухораспреде- лительной решетки напорного короба рабочей зоны, со скоростью порядка 0,3-0,45 м/с, обеспечивающей продувку рабочей зоны малотурбулентным потоком воздуха, наиболее полно удаляющем из рабочей зоны пылевые частицы.

При величине давления в напорном коробе рабочей зоны, обеспечивающей указанную величину скорости вентилирующего потока воздуха в рабочей зоне непосредственно рядом с открытым проемом за счет увеличенных проходных сечений воздухоподающих отверстий воздухораспределительной решетки и перфорационных отверстий столешницы рабочего стола на их участках, примыкающих к открытому проему, рядом с проемом создается воздушный поток с более высокой скоростью, образующий воздушную завесу открытого проема. При указанных пределах соотношений проходных сечений воздухоподводящих отверстий в воздухораспределительной решетке рабочей зоны скорость воздуха в воздушной завесе будет порядка 0,8-1,0 м/с. В связи со спутным направлением движения потоков воздуха, вентилирующего рабочую зону и образующего воздушную завесу открытого проема, и относительной скорости этих потоков, не превышающей 0,7 м/c, турбулентность потоков в их пограничном слое будет незначительной.

Скорость потока воздуха, вентилирующего чистую зону, проходящего рядом с открытым проемом, с другой его стороны, задается их условию обеспечения необходимых санитарно-гигиенических условий для находящегося в чистой зоне рабочего-оператора, в пределах 0, 25-0,35 м/с. При скоростях воздушного потока ниже 0,15 м/с рабочий начинает ощущать "застой" окружающей его воздушной среды, при скоростях потока выше 0,40 м/c имеет место "сквозняковый эффект".

В пограничном слое потоков воздушной завесы открытого проема и вентилирующего чистую зону потока воздуха, проходящем в плоскости открытого проема, относительная скорость потоков несколько больше 1 м/c. В этом слое турбулизация потоков несколько больше, однако, оба этих воздушных потока являются потоками чистого, обеспыленного воздуха и их незначительное перемешивание не приводит к проникновению пылевых частиц в рабочую зону.

Наличие в вытяжном коробе рабочей зоны (столешнице рабочего стола) участка с вытяжными отверстиями с проходным сечением, в 3-4 раза превышающими проходное сечение остальных вытяжных отверстий вытяжного короба рабочей зоны, при расположении этого участка непосредственно рядом с открытым проемом обеспечивает "подпитку" потока воздушной завесы со стороны вентилирующего чистую зону потока. Небольшое количества вентилирующего чистую зону воздуха направляется через открытый проем в вытяжной короб рабочей зоны, что предотвращает возможность проникновения вредных веществ из рабочей зоны в чистую зону, т.е. к месту нахождения рабочего-оператора.

В связи с тем, что скорость движения воздушного потока, вентилирующего чистую зону, по указанным причинам не может превышать 0,35 м/с однородность и прямоточность этого потока легко нарушается при воздействии различных локальных факторов - порыва сквозняка, перемещений оператора в чистой зоне, изменение режима работы вентиляции в помещении, где расположено пылезащитное укрытие и т.п. При этом возможно проникновение пылевых частиц в атмосферу чистой зоны, а из нее и в рабочую зону. Кроме этого, при низких скоростях подачи чистого воздуха для обеспыливания чистой зоны за счет воздействия случайных поперечных (горизонтальных) потоков воздуха в рабочем помещении и гравитационных сил, возникающих при разнице температур локальных участков чистой зоны и окружающего воздух помещения, может иметь место нарушение однонаправляемости потока, повышения его турбулентных характеристик и уменьшение его дальнобойности. В последнем случае может иметь место "всплывание" потока, вентилирующего чистую зону, вследствие чего вентиляция чистой зоны нарушается вплоть до появлении эффекта подсасывания "грязного" воздуха из атмосферы помещения в чистую зону. Для исключения указанных отрицательных явлений вентилирующий чистую зону поток воздуха защищается воздушной завесой, потоком воздуха с более высокими скоростями, величина которых в условиях обычных чистых производственных помещений должна быть не менее 3 м/с.

Однако даже при спутном движении смежных воздушных потоков со скоростью 0,35 м/с (вентилирующий поток чистой зоны) и скоростью 3 м/с (поток воздушной завесы чистой зоны), т.е. отношение этих скоростей более чем четырехкратном, будет иметь место повышенная турбулизация пограничного слоя. При этом возможно проникновение пылевых частиц из наружной среды через воздушную завесу в воздушный поток, вентилирующий чистую зону укрытия. Для предотвращения этого воздушная завеса в заявляемом техническом решении выполняется в виде двухслойного воздушного потока, с разными скоростями движения каждого слоя воздуха. Именно для этого предназначено выполнение воздухораспределительной решетки воздушной завесы чистой зоны с двумя участками, имеющими резную площадь проходного сечения воздухопроводящих отверстий каждой ячейки решетки. При этом между потоком воздуха, вентилирующим чистую зону укрытия, и высокоскоростным (не менее 3 м/с) потоком воздушной завесы вводится дополнительный поток воздушной завесы, имеющий скорость в пределах 1,0-1,2 м/с. В их пограничной зоне турбулизация будет незначительна (так как отношение скоростей менее чем четырехкратное).

Турбулизация в пограничной зоне между двумя потоками воздушной завесы в этом случае не приводит к негативным последствиям.

На чертеже представлена конструктивная схема пылезащитного укрытия, вертикальный разрез.

Пылезащитное укрытие содержит пылезащитный кожух 1, образующий рабочую 2 и чистую 3 зоны, сообщающиеся между собой через открытый проем 4. В рабочей зоне 2 размещен вытяжной короб 5 рабочей зоны 2, верхняя стенка которого является столешницей 6 рабочего стола. В верхней части рабочей зоны размещен напорный короб 7 рабочей зоны 2 с фильтром 8 тонкой очистки и сотовой воздухораспределительной решеткой 9 рабочей зоны 2, образующий потолок рабочей зоны 2.

Воздухораспределительная решетка 9 имеет прилегающий к открытому проему 4 участок 10, на котором проходное сечение воздухопpоводящего отверстия каждой ячейки решетки в 2,5 раза превышает проходное сечение воздухопроводящих отверстий ячеек на остальной части решетки 9.

Ширина этого участка 10 решетки 9 составляет

Столешница 6 рабочего стола снабжена перфорационными отверстиями 11, равномерно размещенными по всей площади столешницы 6, причем на участке 10 столешницы 6, прилегающем к открытому проему 4, и имеющем ширину, равную

Непосредственно рядом с напорным коробом 7 рабочей зоны 2, по другую сторону открытого проема 4, расположен напорный короб 14 чистой зоны 3, с фильтром 15 и сотовой воздухораспределительной решеткой 16, образующей потолок чистой зоны 3. Напорный короб 14 через соединительный патрубок 17 и расположенный в этом патрубке 17, регулирующем объем подаваемого воздуха, устройством 18, сообщается с системой подачи чистого воздуха.

В начальной части чистой зоны размещен вытяжной короб 19, верхняя стенка 20 которого образует пол чистой зоны 3, причем на участке чистой зоны 3, расположенном под вытяжным коробом 6 рабочей зоны 2, т.е. под рабочим столом устройства, вытяжной короб 19 чистой зоны 3 выполнен с отсеком 21, простирающимся от пола чистой зоны 3 до нижней стенки вытяжного короба 6 рабочей зоны 2. Верхняя стенка 20 вытяжного короба 19 чистой зоны 3, а также стенка 22 отсека 21, обращенная к чистой зоне 3, снабжены перфорированными отверстиями 23 для отвода воздуха, подаваемого в чистую зону 3 через решетку 16 чистой зоны 3. Укрытие снабжено вентилятором 24, вход которого сообщен с вытяжным коробом 19 чистой зоны 3, а выход через воздуховод 25 - с напорным коробом 7 рабочей зоны 2. На торце напорного короба 14 чистой зоны 3, противоположном открытому проему 4, размещен напорный короб 26 воздушной завесы чистой зоны 3, снабженный сотовой воздухораспределительной решеткой 27 воздушной завесы. Решетка 27 воздушной завесы имеет общую ширину, равную 1/12 ширины решетки 16 чистой зоны 3 и состоит из двух участков 28 и 29, один из которых 28, непосредственно примыкающий к решетке 16 чистой зоны 3, занимает 75% общей ширины решетки 27 воздушной завесы чистой зоны 3 и имеет площадь проходного сечения воздухоподводящих отверстий каждой ячейки решетки в три раза меньше площади проходного сечения возхдухоподводящих отверстий каждой ячейки остальной части решетки 27. Каждый из двух участков 28 и 29 решетки 27 снабжен устройствами 30 и 31 для регулирования расходов воздуха. Напорный короб 26 воздушной завесы чистой зоны 3 сообщен с полостью напорного короба 14 чистой зоны 3, находящейся по направлению движения воздуха, перед воздушным фильтром 15.

Все сотовые воздухораспределительные решетки, используемые в данном пылезащитном укрытии, имеют одинаковые геометрические размеры сотовых ячеек и отличаются друг от друга только размерами воздухоподводящих отверстий каждой ячейки в соотношениях, приведенных выше.

Работа, обеспечения высокой чистоты воздушной среды в месте осуществления технологических операции или операции, в заявляемом пылезащитном укрытии осуществляется следующим образом.

Под избыточным давлением из системы подачи чистого воздуха последний поступает в напорный короб 14 чистой зоны 3 и, пройдя через воздушный фильтр 15, через сотовую воздухораспределительную решетку 16 поступает в чистую зону 3 укрытия, создавая в ней ниспадающий ламинарный (низкотурбулентный) поток, движущийся со скоростью порядка 0,3 м/с. Большая часть подаваемого воздуха отсасывается вентилятором 24 в вытяжной короб 19 чистой зоны через перфорационные отверстия 23 в верхней стенке 20 этого короба и частично через перфорационные отверстия 23 в стенке 22 отсека 21 этого короба 19.

Оставшаяся часть (порядка 20-25%) подаваемого воздуха, следуя через всю чистую зону 3 по ее высоте, "растекается" вблизи пола чистой зоны 3 в помещение, в котором расположено пылезащитное укрытие.

Воздух из вытяжного короба 19 чистой зоны 3 под воздействием вентилятора 24 через воздуховод 25 поступает под избыточным давлением в напорный короб 7 рабочей зоны 2, из которого, пройдя через воздушный фильтр 8 и сотовую воздухораспределительную решетку 9, поступает в рабочую зону 2. При этом подача воздуха в рабочую зону 2 осуществляется двумя спутными ниспадающими малотурбулентными потоками, один из которых, вентилирующий рабочую зону 2, имеет скорость порядка 0,35 м/с, а второй, образуемый воздухом, поступающим через участок 10 решетки 9, создает воздушную завесу у открытого проема 4.

Скорость воздушного потока воздушной завесы открытого проема 4 при приведенном соотношении проходных сечений воздухоподводящих отверстий участков воздухораспределительной решетки 9 имеет величину порядка 1,0 м/с.

При удалении воздуха из полости рабочей зоны 2 в вытяжной короб 5 рабочей зоны 2 и патрубок 12 через перфорированные отверстия 11 в столешнице 6 рабочего стола вследствие упомянутой разницы в площадях проходного сечения на участке 10 поверхности столешницы 6, прилегающем к открытому проему 4, имеет место "подсасывания" некоторого количества воздуха через проем 4 из чистой зоны 3, что предотвращает проникновение воздушной среды из рабочей зоны 2 в чистую зону 3 и из чистой зоны обратно в рабочую зону 2. Таким образом осуществляется защита рабочего-оператора от воздействия на него вредных веществ, имеющихся или образующихся в рабочей зоне 2 при выполнении технологических операций. Одновременно с прохождением потока, подаваемого в напорный короб 14 чистой зоны 3 чистого воздуха через чистую 2 и воздушную 3 зоны укрытия, часть воздуха из напорного короба 14, минуя его воздушный фильтр 15, поступает в напорный короб 26 воздушной завесы чистой зоны 3. Подаваемый воздух из короба 26 выходит через воздухораспределительную решетку 27 воздушной завесы в виде двух ниспадающих спутных потоков. При этом скорость воздушного потока создаваемого участком 28 решетки 27, находится в пределах 0,8-1,2 м/с, а скорость воздушного потока, создаваемого участком 29 решетки 27, - в пределах 2,5-3,0 м/с, и задается с помощью устройств 30 и 31 для регулирования расходов воздуха через соответствующие участки 28 и 29 решетки 27.

После монтажа, перед началом использования пылезащитного укрытия производится начальная регулировка величин объемов подаваемого чистого воздуха в вентилирующие потоки рабочей и чистой зон, а также в потоки воздушной завесы чистой зоны с помощью указанных средств регулирования, причем расход воздуха через воздухораспределительную решетку чистой зоны устанавливается в 1,3-1,4 раза больше чем требуемый расход воздуха на вентиляцию рабочей зоны укрытия, с целью компенсации "растекания" подаваемого воздуха вблизи поверхности пола укрытия и удаления его части непосредственно в рабочее помещение.

Реализуемая в заявляемом пылезащитном укрытии схема последовательного использования подаваемого чистого воздуха для вентиляции чистой и рабочей зон укрытия обеспечивает экономически целесообразное расходование этого воздуха, а наличие двухслойной воздушной завесы чистой зоны, надежно отделяющей среду чистой зоны от среды рабочего помещения, обеспечивает достижение высокой степени чистоты среды рабочей зоны, т.е. место выполнения технологических операций.

Реферат

Использование: для создания пылезащищенных рабочих мест. Сущность изобретения: проходное сечение воздухопроводящих отверстий решетки напорного и вытяжного коробов рабочей зоны на участках шириной, составляющей 1/5 - 1/3 расстояния между столешницей рабочего стола и нижней кромкой перегородки, в направлении, перпендикулярном плоскости перегородки, превышает проходное сечение отверстий остальной части напорного и вытяжного коробов соответственно в 2-3 и 3-4 раз. Напорный короб (НК) чистой зоны снабжен примыкающим к его торцу, противолежащему перегородке и сообщающемуся с НК чистой зоны перед фильтром, НК воздушной завесы с сотовой решеткой (СР), имеющей ширину, составляющую 1/10-1/12 ширины СР, размещенной в чистой зоне. Часть СР НК завесы, примыкающая к СР НК чистой зоны, имеет ширину, составляющую 70-80% от общей ширины СР в НК завесы. Площадь проходного сечения каждого отверстия СР в 3-4 раза меньше, чем у каждого из отверстий остальной части решетки в коробе воздушной завесы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула