Reinraumlabor Einführung im LMHS Gruppe A7 Thomas Hauk Alexander Ernst Andreas Huditz Boris Habich WS 2001/2002 Fachbereich Mechatronik Seite 1 von 16
Einleitung Diese Arbeit entstand im Rahmen der Praxisvorbereitung und soll dem Studierenden einen Einblick in die Reinraumtechnik geben. Ferner wurden wir in die Arbeit und in das richtige Verhalten im Reinraum eingeführt. Unser Dank gilt Herrn Prof. Dipl. Fritz J. Neff, der uns durch seine interessant gestaltete Vorlesung die theoretischen Grundlagen für unsere Arbeit und Messung im Reinraum vermittelte. Seite 2 von 16
Inhaltsverzeichnis EINLEITUNG 2 INHALTSVERZEICHNIS 3 PROBLEMSTELLUNG 4 ZIELDEFINITION 4 SPEZIFIKATION DES LMHS-REINRAUMS 5 VERWENDETE MESSGERÄTE 6 STANDORT DER MESSPUNKTE 9 PRÜFER / VERANTWORTLICHE 10 MESSDATEN 10 RECOVERYTEST 12 FAZIT 15 LITERATURVERZEICHNIS 16 ANHANG 16 Seite 3 von 16
Problemstellung Nach der VDI 2083 ist es erforderlich, dass ein Reinraum bestimmte Anforderungen erfüllt. Um diesen Anforderungen zu genügen, müssen bestimme Punkte beachtet werden, die den Studenten vermittelt werden sollen. Zieldefinition Neben einer fünfstündigen, theoretischen Einführung in die Reinraumtechnik, in der Punkte wie, die Einteilung in Reinklassen, den richtigen Verhaltensregeln, Anzugsordnung und technische Details erklärt werden, sollen die Studenten verschiedene Messungen im Reinraum durchführen. Die Erkenntnisse sollen in einer Dokumentation zusammengefasst und verständlich erklärt werden. Des weiteren soll mit einem Monitoring Programm Temperatur, Feuchtigkeit und Luftdruck im Zeitraum von 48 Stunden erfasst und ausgewertet werden. Seite 4 von 16
Spezifikation des LMHS-Reinraums Raumgröße. 338,69 m³ Strömungsart: Turbulente Verdünnungsströmung Luftwechselzahl: 6,8 /h (eingeblasene Luftmenge/Raumvolumen) Gesamt Luftwechselzahl: 33,75 /h (umgewälzte Luftmenge/Raumvolumen) Reinheitsklasse: 10000 Klasse 5 nach VDI 2083 Seite 5 von 16
Verwendete Messgeräte Aerosolgenerator: Bezeichnung : UGF-2000 Hersteller : Palas Aerosoltechnologie Mit Hilfe des Aerosolgenerators wird ein definierter Partikelstrom erzeugt. Dabei wird eine Latexflüssigkeit durch Druckluft zerstäubt. - Aerosole sind alle feinverteilten flüssigen und festen Teilchen, die sich in einem gasförmigen Medium (hier Luft) aufhalten. Es liegen wenigstens 2 Phasen vor. - Der Generator besteht im wesentlichen aus einer Zweistoff-/Venturidüse und einem nachgeschalteten Zyklon. Der Zyklon dient zur definierten Abscheidung der großen Tröpfchen. Der Hauptanteil der Partikel liegt im Größenbereich von < 0,3 µm. Die Partikelkonzentration kann im Bereich von < 1*10 6 bis 5*10 7 eingestellt werden. Druckluft Venturi- Düse Zyklon Aerosol Flüssigkeit Steuerluft Laser Particle Counter A2400 Fa. MetOne Seite 6 von 16
Gerätespezifikation: Min. Größe d. messbaren Partikel: 0.3 µm Anzahl der Messkanäle : 6 (0.3; 0.5; 1.0; 3.0; 5.0; 10.0 µm) Speicherkapazität für Zählungen : 400 Zyklen Ansaugmenge : 28.3 Liter / Minute (1 Kubikfuß / Minute) Messdauer : 1 Minute Datenausgabe : über internen Drucker, oder Schnittstelle zu PC : kumulativ oder differentiell : Anzeige von Feuchte, Temperatur u. Strömungsgeschwindigkeit der Luft Lichtquelle : Laser Diode (30.000 Std. Betriebsdauer) Schnittstellen : Seriell (RS232, RS485) Hitzdrahtanemometer Hitzdrahtanemometer: Messung der Strömungs - geschwindigkeit über Temperaturschwankungen Seite 7 von 16
Schallpegelmessgerät Die Messungen wurden mit dem Präzisions- Impulsschallpegelmesser durchgeführt. 3 kennzeichnet das Mikrofon. 4 Betriebsschalter (fast/slow) 5 Messbereichsschalter 6 Filterschalter 7 Skalenbereich 10dB Schritten Seite 8 von 16
Standort der Messpunkte Strömungsmessung Schalldruckmessung Partikelmessung Seite 9 von 16
Prüfer / Verantwortliche Die Gruppe A7 besteht aus vier Studierenden des Studiengangs Mechatronik. Beim Versuch verteilen sich die Aufgaben wie folgt: - Verantwortlich für Messzeiten: Andreas Huditz - Protokollführer: Alexander Ernst - Aerosolgeneratorbedienung: Thomas Hauk - Bedienung des optischen Partikelzähler: Boris Habich Dokumentation durch die gesamte Gruppe A7 Messdaten Die Anlage fand sich bei jeder unserer Messungen im at rest Zustand (Equipment installiert und in Betrieb). 1. Strömungs- / Temperatur- / Schallmessung: - In Reinraumzelle 1000 : Temp.: 21.7 C Strömungsgeschw.: 0,5 m/s Schalldruck: 60-70 db(a) - In Reinraumzelle 10000 : Temp.: 21,6 C Strömungsgeschw.: 0,1 m/s Schalldruck: < 60 db(a) Recoverytest mit Hilfe eines Laser Partikel Counter Partikelgröße in µm Zeit 0,3 0,5 1 3 5 10 11:09 10 2 1 0 0 0 11:12 8206 6626 4024 469 219 154 11:14 130 90 37 1 0 0 11:17 952615 692634 315372 2618 242 56 11:20 5481 2447 572 3 0 0 11:23 78 40 9 0 0 0 11:09: ohne Bewegung 11:12: Bewegungen und Papierblockschütteln 11:14: Messung nach Erholzeit von 2 min 11:17: Aerosolgenerator 11:20: Messung nach Erholzeit von 2 min 11:23: Messung nach Erholzeit von 4 min Seite 10 von 16
Recoverytest 700000 600000 Partikelgröße 0,5µm 692634 Partikel Aerosolgenerator 500000 Partikelanzahl 400000 300000 200000 100000 ohne/langsame Bewegung heftige Bewegungen Ausgangswert 6626 Partikel 2 Partikel 90 Partikel Endwert 2447 Partikel 40 Partikel 0 11:09 11:12 11:14 11:17 11:20 11:23 Uhrzeit Seite 12 von 16
Markante Punkte: 16:00 Raum wird abgeschaltet; Temp. Steigt infolge der Wärmeabstrahlung der Im Labor befindlichen Geräte und senkt sich wieder langsam auf das Normallevel; Der Druck fällt infolge der Senkung der Luftwechselzahl; Die Feuchtigkeit nimmt ab, da sich keine transpirierenden Personen mehr im Raum aufhalten 8:30 Raum wird eingeschaltet; Temp. bleibt nahezu konstant; Der Druck erhöht sich infolge Steigerung der Luftwechselzahl; Die vier Hügel in der Feuchtigkeitskurve zeigt die eingeschleusten Gruppen im Zeitraum von 8:30 Uhr bis 16:00 Uhr (siehe auch Bild unten) Seite 13 von 16
16:00 Raum wird abgeschaltet; Temp. steigt infolge der Wärmeabstrahlung der im Labor befindlichen Geräte und senkt sich wieder langsam auf das Normallevel; Der Druck fällt infolge der Senkung der Luftwechselzahl; Die Feuchtigkeit nimmt ab, da sich keine transpirierenden Personen mehr im Raum aufhalten 8:30 Selber Vorgang, wie oben schon beschrieben Anmerkung: Im Zeitraum von 4:15 Uhr 7:30 Uhr sind unerklärliche Schwankungen in der Luftfeuchtigkeit (vielleicht Nachtwächter, oder fleißige Putzfrau, die schon um 4 kommt!!!) Seite 14 von 16
Fazit Aufgrund unserer Messergebnisse ist zusammenfassend zu sagen, dass die Luftfilterungseinrichtungen im LMHS ausreichend dimensioniert sind. Dies ist deutlich zu erkennen, da bereits nach 2 Messzyklen in der 1000er Zelle, die geforderten Werte eingehalten wurden. Seite 15 von 16
Literaturverzeichnis Neff, Prof. Fritz J., Skript Reinraumtechnik 2001, FH-Karlsruhe, FB Mechatronik Anhang Seite 16 von 16