TheCirkulační systém s uzavřenou smyčkou v rukavici je v podstatě přesný uzavřený systém integrující čištění plynu, cirkulační výkon a kontrolu tlaku. Jeho hlavním účelem není jednoduše 'odstranit vzduch', ale udržet inertní plyn uvnitř komory nepřetržitě cirkulující a samočistící, takže hladiny vody a kyslíku mohou zůstat dlouhodobě na extrémně nízké úrovni <1 ppm. Cirkulační systém Mikrouna s uzavřenou smyčkou se skládá z pěti provozních stupňů: cirkulační výkon a dodávka plynu, čištění nečistot, logické řízení tlaku a ventilů, regenerace čistící kolony a regulace zpětné vazby monitorování.
Krok 1: Cirkulační dodávka energie a plynu
Cirkulační okruh je zcela uzavřený okruh. Pracovním plynem je vysoce čistý argon nebo dusík a jako zdroj energie pro celý systém slouží cirkulační ventilátor s proměnnou frekvencí. Ventilátor Mikrouna má průtok 90 m³/h, zatímco různé modely mohou poskytovat vyšší průtoky, například 145 nebo 180 m³/h, podle potřeby. Ventilátor nasává inertní plyn z komory odkládací schránky a dopravuje jej potrubím z nerezové oceli do jednotky čistící kolony. Po vyčištění se čistý inertní plyn vrací do komory v rukavici a tvoří uzavřený okruh. Plyn cirkuluje pouze uvnitř systému, spíše než aby byl vypouštěn přímo ven, což maximalizuje zachování vysoce čistého inertního plynu.
Cirkulační potrubí odkládací skříňky se může rozšiřovat do připojených procesních komor, což umožňuje plynu uvnitř těchto komor, aby se současně účastnil cirkulace a zajistil odstranění vody a kyslíku. Cirkulační smyčka je vybavena pneumatickými rohovými ventily a integrovanými solenoidovými ventily. PLC automaticky zapíná a vypíná ventily podle provozních podmínek, izoluje čistící kolonu během regenerace a zároveň zajišťuje, že cirkulace hlavní příruční schránky pokračuje bez přerušení.
Krok 2: Odstranění vody a kyslíku uvnitř čistící kolony
Smíšený plyn tlačený ventilátorem vstupuje do nádoby čistící kolony, která je naplněna 5 kg měděného katalyzátoru a 5 kg molekulárního síta. Plyn nejprve prochází vrstvou molekulárního síta, kde mikroporézní struktura fyzicky adsorbuje molekuly vody z proudu plynu a dokončuje dehydrataci. Plyn pak proudí vrstvou mědi a katalyzátoru, kde elementární měď chemicky reaguje s kyslíkem v proudu plynu, aby se odstranil kyslík. Vyčištěný vysoce čistý inertní plyn pak proudí zpět potrubím do komory v rukavicové schránce a snižuje koncentraci vody a kyslíku uvnitř komory.
Po opakované cirkulaci jsou voda a kyslík uvnitř komory nepřetržitě zachycovány výplňovými materiály a hladina vody a kyslíku postupně klesá až na rozsah 1 ppm. Současně může 0,3 μm filtr uvnitř odkládací schránky odfiltrovat prášek a prach z cirkulujícího plynu, čímž zabrání tomu, aby se výplňový prášek dostal zpět do komory a kontaminoval vzorky.
Krok 3: Koordinované ovládání tlaku a ventilů
Cirkulační systém s uzavřenou smyčkou není zcela pevně utěsněn. Systém nepřetržitě monitoruje tlak v komoře a udržuje mírně přetlak. Provoz cirkulačního ventilátoru způsobuje kolísání tlaku, takže systém automaticky dodává malé množství inertního plynu pro kompenzaci tlakové ztráty. Když je tlak příliš vysoký, systém automaticky otevře ventilační otvor pro uvolnění tlaku; když je tlak příliš nízký, spustí se alarm, který indikuje možný problém s těsněním.
Krok 4: Regenerace purifikační kolony pro obnovení purifikační kapacity
Po nepřetržité cirkulaci se molekulové síto nasytí adsorbovanou vodou, zatímco měděný katalyzátor se z velké části přemění na oxid měďnatý, čímž se sníží kapacita čištění. Systém odpojí čistící kolonu, která má být regenerována, od hlavní cirkulační smyčky a zavádí 5–10% směs vodíku/inertního plynu. Čistící kolona se zahřívá a vodík redukuje oxid měďnatý zpět na aktivní elementární měď. Molekulární síto uvolňuje adsorbovanou vlhkost při vysoké teplotě a vlhkost je odváděna ze systému s regeneračními výfukovými plyny.
Po dokončení redukce a desorpce se zahřívání zastaví a k propláchnutí a ochlazení čistící kolony se použije inertní plyn. Plnicí materiály obnoví svou schopnost odstraňovat vodu a kyslík a ventily se přepnou, aby se kolona znovu připojila k cirkulaci s uzavřenou smyčkou. Celý proces regenerace je automaticky řízen PLC a nevyžaduje žádnou ruční obsluhu.
Krok 5: Monitorování, zpětná vazba a regulace v uzavřené smyčce
Rozhraní pro odběr vzorků jsou instalována v potrubí s uzavřenou smyčkou. Analyzátor vody a kyslíku nepřetržitě odebírá vzorky cirkulujícího plynu a poskytuje PLC data o vodě a kyslíku v reálném čase. Pokud se hladina vody a kyslíku zvýší, protože materiály uvolňují nečistoty nebo kvůli netěsnosti těsnění, systém udržuje ventilátor ve vysoké rychlosti a zvyšuje cirkulační průtok, aby se urychlilo odstraňování nečistot. Když indikátory zůstanou stabilní a v rámci specifikací po delší dobu, ventilátor s proměnnou frekvencí sníží svou rychlost, aby se snížila spotřeba energie.
Cirkulační systém Mikrouna s uzavřenou smyčkou se spoléhá na inertní plyn, který opakovaně proudí uzavřeným okruhem, čistící médium nepřetržitě zachycuje nečistoty, regeneraci obnovující médium po nasycení a zpětnou regulaci na základě senzorů. Tyto funkce společně zajišťují, že komora odkládací přihrádky – a připojené procesní komory integrované s odkládací schránkou – mohou dlouhodobě udržovat vysoce čistou bezvodou inertní atmosféru bez kyslíku.
