النظام التدوير ذو الحلقة المغلقة لصندوق القفازات هو في الأساس نظام ذو حلقة مغلقة دقيق يدمج تنقية الغاز، وقوة التدوير، والتحكم في الضغط. والغرض الأساسي منه ليس مجرد 'إزالة الهواء'، ولكن الحفاظ على دوران الغاز الخامل داخل الغرفة بشكل مستمر وتنقيته ذاتيًا، بحيث تظل مستويات الماء والأكسجين عند مستوى منخفض للغاية <1 جزء في المليون على المدى الطويل. يتكون نظام التدوير ذو الحلقة المغلقة لصندوق القفازات Mikrouna من خمس مراحل تشغيل: طاقة الدوران وتوصيل الغاز، وتنقية الشوائب، والتحكم في الضغط ومنطق الصمام، وتجديد عمود التنقية، وتنظيم ردود الفعل للمراقبة.
الخطوة 1: تداول الطاقة وتوصيل الغاز
الدورة الدموية المغلقة هي دائرة مغلقة تماما. غاز العمل هو الأرجون أو النيتروجين عالي النقاء، ومروحة التدوير ذات التردد المتغير تعمل كمصدر للطاقة للنظام بأكمله. تتمتع مروحة ميكرونا بمعدل تدفق يبلغ 90 م⊃3;/ساعة، بينما يمكن للنماذج المختلفة توفير معدلات تدفق أعلى، مثل 145 أو 180 م⊃3;/ساعة، حسب الحاجة. تقوم المروحة بسحب الغاز الخامل من داخل حجرة صندوق القفازات وتنقله عبر أنابيب من الفولاذ المقاوم للصدأ إلى وحدة عمود التنقية. بعد التنقية، يتم إرجاع الغاز الخامل النظيف إلى حجرة صندوق القفازات، مما يشكل دائرة مغلقة. يدور الغاز فقط داخل النظام بدلاً من تفريغه مباشرة إلى الخارج، مما يزيد من الحفاظ على الغاز الخامل عالي النقاء.
يمكن أن تمتد أنابيب تدوير صندوق القفازات إلى غرف المعالجة المتصلة، مما يسمح للغاز الموجود داخل تلك الغرف بالمشاركة في الدوران في وقت واحد وضمان إزالة الماء والأكسجين. تم تجهيز حلقة التدوير بصمامات زاوية هوائية وصمامات ملف لولبي مدمجة. يقوم PLC تلقائيًا بتشغيل وإيقاف الصمامات وفقًا لظروف التشغيل، مما يعزل عمود التنقية أثناء التجديد مع ضمان استمرار دوران صندوق القفازات الرئيسي دون انقطاع.
الخطوة الثانية: إزالة الماء والأكسجين داخل عمود التنقية
يدخل الغاز المختلط الذي تدفعه المروحة إلى وعاء عمود التنقية، المملوء بـ 5 كجم من المحفز النحاسي و5 كجم من المنخل الجزيئي. يمر الغاز أولاً عبر طبقة الغربال الجزيئي، حيث يمتص الهيكل المسامي جزيئات الماء من تيار الغاز، مما يكمل عملية الجفاف. يتدفق الغاز بعد ذلك عبر طبقة النحاس المحفز، حيث يتفاعل عنصر النحاس كيميائيًا مع الأكسجين الموجود في تيار الغاز لإزالة الأكسجين. ثم يتدفق الغاز الخامل المنقى عالي النقاء مرة أخرى عبر الأنابيب إلى حجرة صندوق القفازات، مما يقلل من تركيز الماء والأكسجين داخل الحجرة.
بعد التدوير المتكرر، يتم التقاط الماء والأكسجين داخل الحجرة بشكل مستمر بواسطة مواد التعبئة، وينخفض مستوى الماء والأكسجين تدريجيًا إلى نطاق 1 جزء في المليون. وفي الوقت نفسه، يمكن لمرشح بحجم 0.3 ميكرومتر داخل صندوق القفازات أن يقوم بتصفية المسحوق والغبار من الغاز الدائر، مما يمنع مسحوق الحشو من العودة إلى الحجرة وتلويث العينات.
الخطوة 3: الضغط المنسق والتحكم في الصمام
نظام الدوران ذو الحلقة المغلقة ليس مغلقًا بشكل صارم تمامًا. يقوم النظام بمراقبة ضغط الغرفة بشكل مستمر ويحافظ على ضغط إيجابي طفيف. يؤدي تشغيل مروحة التدوير إلى حدوث تقلبات في الضغط، وبالتالي يقوم النظام تلقائيًا بتزويد كمية صغيرة من الغاز الخامل للتعويض عن فقدان الضغط. عندما يكون الضغط مرتفعًا جدًا، يقوم النظام تلقائيًا بفتح فتحة التهوية لتخفيف الضغط؛ عندما يكون الضغط منخفضًا جدًا، يتم إطلاق إنذار للإشارة إلى وجود مشكلة محتملة في الختم.
الخطوة 4: تجديد عمود التنقية لاستعادة قدرة التنقية
بعد الدوران المستمر، يصبح المنخل الجزيئي مشبعًا بالماء الممتز، في حين يتم تحويل محفز النحاس إلى حد كبير إلى أكسيد النحاس، مما يقلل من قدرة التنقية. يقوم النظام بفصل عمود التنقية المراد تجديده عن حلقة التدوير الرئيسية ويقدم خليط هيدروجين/غاز خامل بنسبة 5-10%. يتم تسخين عمود التنقية، ويقوم الهيدروجين باختزال أكسيد النحاس مرة أخرى إلى النحاس العنصري النشط. يقوم المنخل الجزيئي بإطلاق الرطوبة الممتصة عند درجة حرارة عالية، ويتم تفريغ الرطوبة من النظام بغاز عادم التجديد.
بعد الانتهاء من الاختزال والامتزاز، يتوقف التسخين ويتم استخدام الغاز الخامل لتطهير وتبريد عمود التنقية. تستعيد مواد التعبئة قدرتها على إزالة الماء والأكسجين، وتتحول الصمامات لإعادة توصيل العمود بدورة الحلقة المغلقة. يتم التحكم في عملية التجديد بأكملها تلقائيًا بواسطة PLC ولا تتطلب أي تشغيل يدوي.
يتم تثبيت واجهات أخذ العينات في الأنابيب ذات الحلقة المغلقة. يقوم محلل الماء والأكسجين بأخذ عينات من الغاز المتداول بشكل مستمر ويوفر بيانات الماء والأكسجين في الوقت الفعلي إلى PLC. إذا ارتفعت مستويات الماء والأكسجين بسبب إطلاق المواد للشوائب أو بسبب تسرب الختم، فإن النظام يحافظ على سرعة المروحة العالية ويزيد من تدفق الدورة الدموية لتسريع إزالة الشوائب. عندما تظل المؤشرات مستقرة وضمن المواصفات لفترة طويلة، تقوم المروحة ذات التردد المتغير بتقليل سرعتها لتقليل استهلاك الطاقة.
يعتمد نظام الدوران ذو الحلقة المغلقة لصندوق القفازات Mikrouna على تدفق الغاز الخامل بشكل متكرر عبر دائرة مغلقة، ووسائط التنقية التي تلتقط الشوائب بشكل مستمر، وتجديد استعادة الوسائط بعد التشبع، وتنظيم ردود الفعل المستندة إلى المستشعر. تضمن هذه الوظائف معًا أن غرفة صندوق القفازات - وغرف العمليات المتصلة المدمجة مع صندوق القفازات - يمكنها الحفاظ على جو خامل عالي النقاء ولا مائي وخالي من الأكسجين على المدى الطويل.
