無管實驗室排氣柜裝置制造方法
【專利摘要】一種無管實驗室排氣柜裝置包括：限定內部工作腔、過濾腔、從周圍實驗室環(huán)境進入工作腔的進入窗開口以及從過濾腔進入實驗室環(huán)境中的排氣出口開口的殼體；安置于工作腔與過濾腔之間的過濾器系統；以及空氣循環(huán)系統，其用于產生空氣流并且引導其從實驗室環(huán)境流動穿過進入窗、工作腔、過濾器系統、過濾腔以及排氣出口返回到實驗室環(huán)境中。過濾器系統具有其構成材料高度有效但是如果直接暴露于實驗室過程也會降解的主過濾器和安置于工作腔與主過濾器之間以攔截和減弱可能降解主過濾器的實驗室過程由此防止主過濾器降解的減弱過濾器。
【專利說明】無管實驗室排氣柜裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明一般涉及用于從在工作腔內執(zhí)行的實驗室過程所產生的污染物空氣進行過濾的實驗室排氣柜裝置，并且更具體來說，涉及具有除了主過濾器之外還包括減弱過濾器的過濾器系統的無管實驗室排氣柜裝置。

【背景技術】
[0002]先前技術中已知不同配置的實驗室排氣柜裝置。通常用于教育機構和多種工業(yè)(例如，化學、醫(yī)療和制藥工業(yè))中的實驗室中，實驗室排氣柜裝置為操作者提供進入用于執(zhí)行各種科學試驗、反應和實驗的工作腔同時保護操作者和周圍實驗室環(huán)境免于暴露于可能的危險污染物。在裝置的工作腔內產生的這些包括氣體或蒸汽形式的有毒或有害煙霧或反應副產物的污染物通過過濾來消除。
[0003]在其基本形式下，常規(guī)的有管實驗室排氣柜裝置具有工作腔，該工作腔基本上封閉但是其包括對于操作者來說足夠到達工作腔內并且在其內執(zhí)行實驗室過程的進入窗?？諝庋h(huán)系統在工作腔內的空氣通過排氣管道排出到建筑物外的空氣中之前通過至少一個過濾器將其吸入。因此，危險材料可以得到安全處理而不會使操作者或工作空間中的其他人遭受危險。
[0004]然而，這種常規(guī)有管系統呈現出幾個缺點，包括能量效率低、高安裝成本以及缺乏重新放置的靈活性。為了解決這些問題，已開發(fā)出無管實驗室排氣柜裝置。這些無管系統通過使用空氣循環(huán)系統來過濾在工作腔內產生的受污染空氣，該空氣循環(huán)系統通過使用風扇來將空氣持續(xù)地從工作腔抽出、使空氣通過足夠高效和容量的過濾器以使得空氣對于人類消耗安全并且隨后將空氣返回到周圍實驗室環(huán)境中來起作用。
[0005]已知的先前技術無管實驗室排氣柜裝置提供優(yōu)于常規(guī)管道系統的各種優(yōu)點。實現了顯著的能量節(jié)省，因為已經通過無管實驗室排氣柜裝置清理掉污染物的室內加熱的或冷卻的空氣被返回到工作區(qū)域。此外，無管實驗室排氣柜裝置在安裝要求方面提供顯著的靈活性。避免了排氣管道的昂貴構造，并且即使在安裝之后，無管煙霧排氣柜也可以相對容易地重新放置。
[0006]盡管它們具有許多優(yōu)點，但是先前技術中已知的無管煙霧排氣柜仍然面臨缺點，即，具有產生在其從工作腔區(qū)域過濾之后對于人類消耗來說安全的空氣所必需的效率的可用過濾器所呈現出的限制。
[0007]通常用于有管和無管煙霧排氣柜中的過濾器材料可以由用于在過濾各種污染物物質方面具有最佳性能的多種材料形成。更通常來說，先前技術中已知的無管煙霧排氣柜使用活性炭過濾器。雖然在消除污染物方面有效，但是這些過濾器提供的顯著缺點在于，它們所包括的材料是易燃的，并且在某些條件下可能會發(fā)生自燃。由于在實驗室排氣柜裝置中執(zhí)行的實驗和反應中必須常規(guī)地使用各種熱源，所以過濾器的易燃性要求其被安置在離任何熱源非常遠的距離處。這導致常規(guī)無管實驗室排氣柜裝置非常高，并且因此在安裝方面較不靈活。
[0008]將安置在較靠近實驗室排氣柜裝置內的熱源的任何過濾器必須是充分耐化學腐蝕、提供有效熱吸收、維持規(guī)定的最小壓降并且過濾特定尺寸的顆粒。


【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明試圖以優(yōu)于已知無管實驗室排氣柜裝置的改進的方式來克服以上缺點?；旧?，本發(fā)明提供于安置在容納產生有毒或有害污染物的實驗室過程的周圍實驗室環(huán)境中的無管實驗室排氣柜裝置。更具體來說，根據本發(fā)明，提供一種無管實驗室排氣柜裝置，其包括:限定工作腔和過濾腔的殼體；具有主過濾器和減弱過濾器的過濾器系統；以及空氣循環(huán)系統。來自工作腔的可能受污染的空氣由空氣循環(huán)系統驅動通過過濾器系統進入過濾腔，并且從過濾腔通過排氣出口進入實驗室環(huán)境中。由此防止了來自工作腔的有毒或有害污染物進入實驗室環(huán)境中。
[0010]本發(fā)明的尤其有利的特征在于在包括如果直接暴露于實驗室過程則會降解的材料的主過濾器的前面裝入了減弱過濾器。減弱過濾器攔截并減弱可能降解主過濾器的實驗室過程，由此允許主過濾器位于更靠近工作腔的位置。根據本發(fā)明的一個方面，減弱過濾器是陶瓷過濾器，因為陶瓷材料對于阻止或減弱煙霧特別有效，而其他已知過濾器更加傾向于燃燒或熱降解。更具體來說，減弱過濾器可以包括陶瓷泡沫。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是根據本發(fā)明的無管實驗室排氣柜裝置的前透視圖；以及圖2是圖1的無管實驗室排氣柜裝置的部分剖視圖的透視圖。

【具體實施方式】
[0012]現在參照圖1和2的附圖，以10總體示出根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例的無管實驗室排氣柜裝置。無管實驗室排氣柜裝置10基本上包括通常以參考數字12指示的殼體、通常以參考數字14指示的過濾器系統以及通常以參考數字16指示的空氣循環(huán)系統。
[0013]殼體12在內部限定由過濾器系統14分離的適用于在其中執(zhí)行實驗室過程的工作腔18和過濾腔20。殼體12主要是封閉的，但是包括允許操作者在工作腔18內工作的從周圍實驗室環(huán)境進入工作腔18中的進入窗開口 22。殼體12還包括從過濾腔20進入實驗室環(huán)境中的排氣出口開口 24。
[0014]空氣循環(huán)系統16產生空氣流并且弓I導其從實驗室環(huán)境向內流動穿過進入窗22進入工作腔18中、從工作腔18穿過過濾器系統14進入過濾腔20并從過濾腔20穿過排氣出口 24進入實驗室環(huán)境中。這防止有毒或有害污染物從工作腔18穿過進入窗22進入到實驗室環(huán)境中。
[0015]空氣流通過諸如像安置于過濾腔20內的一個或多個風扇26的吹氣設備來產生?？諝饬鲗⑹芪廴镜目諝鈴墓ぷ髑?8內的工作表面18A向上引導穿過將工作腔18與過濾腔20分離的殼體壁30中的進口通風口 28并進入過濾器系統14中，其中受污染的空氣首先穿過減弱過濾器32并且隨后穿過主過濾器34 (下文詳細論述)以移除至少足夠部分的污染物從而使空氣流安全用于人類消耗，并且隨后將過濾后的空氣移動穿過排氣開口 24?？諝庋h(huán)系統16的元件工作以維持工作腔18內的負壓，以便容納任何污染物并確保工作腔18內的所有空氣必須在將過濾后的空氣穿過排氣開口 24排回到周圍實驗室環(huán)境中之前流過過濾器系統14的過濾器32、34。應理解，吹氣設備可以安置于過濾器的上游或下游。
[0016]如所提及的，裝置10的過濾器系統14安置于工作腔18與過濾腔20之間的殼體12內，并且包括主過濾器34和減弱過濾器32。主過濾器34執(zhí)行來自空氣流的污染物的主要量的過濾，并且因此應具有用于從空氣流基本上移除所有污染物以使空氣流安全用于人類消耗的足夠高的效率和容量。
[0017]為此目的，主過濾器34可以具有能夠以此過濾效率水平執(zhí)行的多種常規(guī)過濾器材料中的任何材料，包括但不限于纖維、活性炭、硅膠或這些材料的組合，例如通常稱為HEPA過濾器的類型的過濾器。因為過濾器材料在過濾不同類型的污染物時的效率可能不同，所以可以基于無管實驗室排氣柜裝置的預期用途來選擇不同的主過濾器類型。然而，不利地，最適于實現所需水平的過濾效率的普通過濾器材料如果直接暴露于例如熱或煙霧的實驗室過程則會降解。
[0018]因此，為了保護主過濾器34免受這樣的降解，將減弱過濾器32和主過濾器34以串聯布置安置在過濾器系統14內，這樣使得從工作腔18吸入的空氣在到達主過濾器34之前必須首先穿過減弱過濾器32。這種特征消除或至少基本上減輕主過濾器34中的腐蝕或火災的風險。應理解，本發(fā)明預期過濾器系統可以包括單個主過濾器或共同用作減弱過濾器下游的主過濾器的多個過濾器的可能性。
[0019]根據本發(fā)明的一些實施例，本發(fā)明的減弱過濾器32可以包括陶瓷過濾器。這種過濾器通常用于處理液態(tài)金屬而非空氣過濾，并且因此提供耐火性、非腐蝕性并且可洗的優(yōu)點。將陶瓷過濾器用作實驗室排氣柜裝置中的減弱過濾器32是本發(fā)明的特別獨特的方面。更具體來說，減弱過濾器32在過濾器系統14中提供耐火性，這允許主過濾器比常規(guī)在不插入減弱過濾器32時可能的情況位于更加靠近工作腔18的位置。因此，又可以減少裝置10的總高度，從而為裝置10提供更高程度的安裝靈活性，例如，在否則可能不能容納常規(guī)無管排氣柜裝置的實驗室環(huán)境中。此外，抗腐蝕性質有利于通常在實驗室排氣柜裝置中執(zhí)行的化學過程。此外，減弱過濾器32的可洗性質允許其通過適當處理來基本上用作永久過濾器或至少比主過濾器34更長期使用。陶瓷減弱過濾器32的另一個優(yōu)點在于，其在較大尺寸的顆粒到達主過濾器之前將其收集，由此延長主過濾器的壽命。
[0020]更具體來說，減弱過濾器32可以包括氧化鋯陶瓷泡沫過濾器、氧化鋁陶瓷泡沫過濾器、氧化鎂陶瓷泡沫過濾器或碳化硅陶瓷泡沫過濾器。這些各種類型的過濾器的性質在下表中進行總結:
過濾器類型 I氧化紹I氧化鎂 I氧化錯 I碳化桂~
PPI_ 10-5010-60___
乳隙率 70-95%80^0% 70-80% 80-90%~
備度(g/cm3) |θ.35-0.5|θ.5-0.7 |θ.9-1.2 |θ.3-0.5
[0021]可選地，本發(fā)明可以進一步包括適配成連接到在無管煙霧排氣柜設備中可能要求或需要的各種形式的公用服務(例如，電力、水或氣體服務(未示出))的任何服務的一個或多個公用服務模塊和公用服務模塊相應地包括適當的控制設備(例如，閥門、水龍頭等)和輔助配件或設備。一個或多個公用服務模塊通常將安裝在沿工作腔的后壁或側壁的固定布置中。
[0022]因此，本領域技術人員將容易理解，本發(fā)明容許廣泛使用和應用。在不脫離本發(fā)明的主旨或范圍的情況下，本發(fā)明的除本文描述的那些實施例之外的許多實施例和改編以及許多變化、修改和等效布置將從本發(fā)明和其以上描述顯而易見或者通過本發(fā)明來合理建議。因此，雖然本文關于本發(fā)明的優(yōu)選實施例對其進行了詳細描述，但是將理解，此披露僅是本發(fā)明的說明性和示例性，并且僅用于提供本發(fā)明的完整且授權披露。以上披露并非意欲或解釋為限制本發(fā)明或者以其他方式排除任何此類其他實施例、改編、變化、修改和等效布置，本發(fā)明僅由其隨附權利要求和其等效物限制。
【權利要求】
1.一種安置在容納產生有毒或有害污染物的實驗室過程的周圍實驗室環(huán)境中的無管實驗室排氣柜裝置，其包括: (a)在內部限定適用于在其中執(zhí)行實驗室過程的工作腔和過濾腔的殼體，殼體包括從實驗室環(huán)境進入工作腔內的進入窗開口和從過濾器腔進入實驗室環(huán)境內的排氣出口開Π ； (b)安置于工作腔與過濾腔之間的殼體內的過濾器系統； (c)空氣循環(huán)系統，其用于產生空氣流并且引導其從實驗室環(huán)境向內流動穿過進入窗進入工作腔中、從工作腔穿過過濾器系統進入過濾腔并從過濾腔穿過排氣出口進入實驗室環(huán)境中，以用于容納并防止有毒或有害污染物從工作腔穿過進入窗進入到實驗室環(huán)境中， (d)過濾器系統包括: (i)具有用于從空氣流基本上移除所有污染物以使空氣流在排出到實驗室環(huán)境中之后安全用于人類消耗的足夠高的效率和容量的主過濾器， (?)主過濾器包括如果直接暴露于實驗室過程則會降解的材料，以及 (iii)安置于工作腔與主過濾器之間以攔截并減弱可能降解主過濾器的實驗室過程由此防止主過濾器降解的減弱過濾器。
2.根據權利要求1所述的無管實驗室排氣柜裝置，其中所述主過濾器安置成充分接近工作腔，從而由于如果不被減弱過濾器攔截和減弱的在工作腔中執(zhí)行的實驗室過程而經受可能的降解。
3.根據權利要求2所述的無管實驗室排氣柜裝置，其中所述主過濾器包括易燃材料并且安置于充分接近工作腔，從而由于如果不被減弱過濾器攔截和減弱的在工作腔中執(zhí)行的實驗室過程而經受可能的點燃或燃燒。
4.根據權利要求3所述的無管實驗室排氣柜裝置，其中所述減弱過濾器包括耐火材料。
5.根據權利要求4所述的無管實驗室排氣柜裝置，其中所述減弱過濾器包括陶瓷材料。
6.根據權利要求5所述的無管實驗室排氣柜裝置，其中所述陶瓷材料是陶瓷泡沫。
7.根據權利要求6所述的無管實驗室排氣柜裝置，其中所述陶瓷材料包括氧化鋁陶瓷泡沫。
8.根據權利要求7所述的無管實驗室排氣柜裝置，其中所述氧化鋁陶瓷泡沫材料具有約70%_95%的孔隙性和約0.35 g/cm3-0.5 g/cm3的密度。
9.根據權利要求6所述的無管實驗室排氣柜裝置，其中所述陶瓷材料包括氧化鋯陶瓷泡沫。
10.根據權利要求6所述的無管實驗室排氣柜裝置，其中所述陶瓷材料包括碳化硅陶瓷泡沫。
11.根據權利要求6所述的無管實驗室排氣柜裝置，其中所述陶瓷材料包括氧化鎂陶瓷泡沫。
【文檔編號】B08B15/02GK104043632SQ201410094220
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權日:2013年3月15日
【發(fā)明者】K.P.林多克斯 申請人:凱沃尼科學公司