ΟΤο σύστημα κυκλοφορίας κλειστού βρόχου glovebox είναι ουσιαστικά ένα σύστημα κλειστού βρόχου ακριβείας που ενσωματώνει τον καθαρισμό αερίου, την ισχύ κυκλοφορίας και τον έλεγχο πίεσης. Ο βασικός του σκοπός δεν είναι απλώς να «αφαιρεί τον αέρα», αλλά να διατηρεί το αδρανές αέριο μέσα στον θάλαμο συνεχώς να κυκλοφορεί και να αυτοκαθαρίζεται, έτσι ώστε τα επίπεδα νερού και οξυγόνου να παραμείνουν σε εξαιρετικά χαμηλά επίπεδα <1 ppm μακροπρόθεσμα. Το σύστημα κυκλοφορίας κλειστού βρόχου γαντιών Mikrouna αποτελείται από πέντε στάδια λειτουργίας: ισχύς κυκλοφορίας και παροχή αερίου, καθαρισμός ακαθαρσιών, λογικός έλεγχος πίεσης και βαλβίδας, αναγέννηση στήλης καθαρισμού και ρύθμιση παρακολούθησης-ανάδρασης.
Βήμα 1: Κυκλοφοριακή ισχύς και παροχή αερίου
Η κυκλοφορία κλειστού βρόχου είναι ένα εντελώς κλειστό κύκλωμα. Το αέριο εργασίας είναι αργό ή άζωτο υψηλής καθαρότητας και ένας ανεμιστήρας κυκλοφορίας μεταβλητής συχνότητας χρησιμεύει ως πηγή ενέργειας για ολόκληρο το σύστημα. Ο ανεμιστήρας της Mikrouna έχει ταχύτητα ροής 90 m³/h, ενώ διαφορετικά μοντέλα μπορούν να παρέχουν υψηλότερους ρυθμούς ροής, όπως 145 ή 180 m³/h, όπως απαιτείται. Ο ανεμιστήρας αντλεί αδρανές αέριο από το εσωτερικό του θαλάμου του συνοδηγού και το μεταφέρει μέσω σωληνώσεων από ανοξείδωτο χάλυβα στη μονάδα της στήλης καθαρισμού. Μετά τον καθαρισμό, καθαρό αδρανές αέριο επιστρέφει στον θάλαμο του συνοδηγού, σχηματίζοντας ένα κλειστό κύκλωμα. Το αέριο κυκλοφορεί μόνο εντός του συστήματος αντί να εκκενώνεται απευθείας προς τα έξω, μεγιστοποιώντας τη διατήρηση του αδρανούς αερίου υψηλής καθαρότητας.
Η σωλήνωση κυκλοφορίας του γαντιού μπορεί να επεκταθεί σε συνδεδεμένους θαλάμους διεργασίας, επιτρέποντας στο αέριο μέσα σε αυτούς τους θαλάμους να συμμετέχει στην κυκλοφορία ταυτόχρονα και διασφαλίζοντας την απομάκρυνση του νερού και του οξυγόνου. Ο βρόχος κυκλοφορίας είναι εξοπλισμένος με πνευματικές γωνιακές βαλβίδες και ενσωματωμένες ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες. Το PLC ενεργοποιεί και απενεργοποιεί αυτόματα τις βαλβίδες σύμφωνα με τις συνθήκες λειτουργίας, απομονώνοντας τη στήλη καθαρισμού κατά τη διάρκεια της αναγέννησης, διασφαλίζοντας παράλληλα ότι η κυκλοφορία του κύριου συνοδηγού συνεχίζεται αδιάκοπα.
Βήμα 2: Αφαίρεση νερού και οξυγόνου μέσα στη στήλη καθαρισμού
Το μικτό αέριο που ωθείται από τον ανεμιστήρα εισέρχεται στο δοχείο καθαρισμού-στήλης, το οποίο είναι γεμάτο με 5 κιλά καταλύτη χαλκού και 5 κιλά μοριακό κόσκινο. Το αέριο πρώτα περνά μέσα από το στρώμα μοριακού κόσκινου, όπου η μικροπορώδης δομή προσροφά φυσικά μόρια νερού από το ρεύμα αερίου, ολοκληρώνοντας την αφυδάτωση. Στη συνέχεια, το αέριο ρέει μέσω του στρώματος χαλκού-καταλύτη, όπου ο στοιχειακός χαλκός αντιδρά χημικά με το οξυγόνο στο ρεύμα αερίου για να αφαιρέσει το οξυγόνο. Το καθαρισμένο αδρανές αέριο υψηλής καθαρότητας στη συνέχεια ρέει πίσω μέσω των σωληνώσεων στον θάλαμο του συνοδηγού, μειώνοντας τη συγκέντρωση νερού και οξυγόνου στο εσωτερικό του θαλάμου.
Μετά από επαναλαμβανόμενη κυκλοφορία, το νερό και το οξυγόνο μέσα στο θάλαμο δεσμεύονται συνεχώς από τα υλικά πλήρωσης και το επίπεδο νερού και οξυγόνου σταδιακά μειώνεται στο εύρος 1 ppm. Ταυτόχρονα, ένα φίλτρο 0,3 μm μέσα στο ντουλαπάκι μπορεί να φιλτράρει τη σκόνη και τη σκόνη από το αέριο που κυκλοφορεί, αποτρέποντας τη μεταφορά της σκόνης πλήρωσης πίσω στον θάλαμο και τη μόλυνση των δειγμάτων.
Βήμα 3: Συντονισμένος έλεγχος πίεσης και βαλβίδας
Το σύστημα κυκλοφορίας κλειστού βρόχου δεν είναι εντελώς άκαμπτα σφραγισμένο. Το σύστημα παρακολουθεί συνεχώς την πίεση του θαλάμου και διατηρεί μια ελαφρώς θετική πίεση. Η λειτουργία του ανεμιστήρα κυκλοφορίας προκαλεί διακυμάνσεις της πίεσης, επομένως το σύστημα παρέχει αυτόματα μια μικρή ποσότητα αδρανούς αερίου για να αντισταθμίσει την απώλεια πίεσης. Όταν η πίεση είναι πολύ υψηλή, το σύστημα ανοίγει αυτόματα τον αεραγωγό για ανακούφιση πίεσης. όταν η πίεση είναι πολύ χαμηλή, ενεργοποιείται ένας συναγερμός για να υποδείξει ένα πιθανό πρόβλημα στεγανοποίησης.
Βήμα 4: Αναγέννηση στήλης καθαρισμού για επαναφορά της ικανότητας καθαρισμού
Μετά από συνεχή κυκλοφορία, το μοριακό κόσκινο γίνεται κορεσμένο με προσροφημένο νερό, ενώ ο καταλύτης χαλκού μετατρέπεται σε μεγάλο βαθμό σε οξείδιο του χαλκού, μειώνοντας την ικανότητα καθαρισμού. Το σύστημα αποσυνδέει τη στήλη καθαρισμού που πρόκειται να αναγεννηθεί από τον κύριο βρόχο κυκλοφορίας και εισάγει ένα μίγμα υδρογόνου/αδρανούς αερίου 5–10%. Η στήλη καθαρισμού θερμαίνεται και το υδρογόνο μειώνει το οξείδιο του χαλκού σε ενεργό στοιχειακό χαλκό. Το μοριακό κόσκινο απελευθερώνει την προσροφημένη υγρασία σε υψηλή θερμοκρασία και η υγρασία αποβάλλεται από το σύστημα με τα καυσαέρια αναγέννησης.
Αφού ολοκληρωθεί η αναγωγή και η εκρόφηση, η θέρμανση σταματά και χρησιμοποιείται αδρανές αέριο για τον καθαρισμό και την ψύξη της στήλης καθαρισμού. Τα υλικά πλήρωσης ανακτούν την ικανότητά τους να αφαιρούν νερό και οξυγόνο και οι βαλβίδες αλλάζουν για να επανασυνδέσουν τη στήλη με την κυκλοφορία κλειστού βρόχου. Ολόκληρη η διαδικασία αναγέννησης ελέγχεται αυτόματα από το PLC και δεν απαιτεί χειροκίνητη λειτουργία.
Βήμα 5: Παρακολούθηση, ανατροφοδότηση και ρύθμιση κλειστού βρόχου
Οι διεπαφές δειγματοληψίας εγκαθίστανται στις σωληνώσεις κλειστού βρόχου. Ένας αναλυτής νερού και οξυγόνου λαμβάνει συνεχώς δείγματα του κυκλοφορούντος αερίου και παρέχει δεδομένα νερού και οξυγόνου σε πραγματικό χρόνο στο PLC. Εάν τα επίπεδα νερού και οξυγόνου αυξηθούν επειδή τα υλικά απελευθερώνουν ακαθαρσίες ή λόγω διαρροής στεγανοποίησης, το σύστημα διατηρεί τον ανεμιστήρα σε υψηλή ταχύτητα και αυξάνει τη ροή κυκλοφορίας για να επιταχύνει την απομάκρυνση των ακαθαρσιών. Όταν οι ενδείξεις παραμένουν σταθερές και εντός των προδιαγραφών για μεγάλο χρονικό διάστημα, ο ανεμιστήρας μεταβλητής συχνότητας μειώνει την ταχύτητά του για χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας.
Το σύστημα κυκλοφορίας κλειστού βρόχου γαντιών Mikrouna βασίζεται σε αδρανές αέριο που ρέει επανειλημμένα μέσα από ένα κλειστό κύκλωμα, μέσα καθαρισμού που συλλαμβάνουν συνεχώς ακαθαρσίες, αναγέννηση που αποκαθιστά τα μέσα μετά τον κορεσμό και ρύθμιση ανάδρασης βάσει αισθητήρων. Μαζί, αυτές οι λειτουργίες διασφαλίζουν ότι ο θάλαμος του συνοδηγού —και οι συνδεδεμένοι θάλαμοι διεργασίας που είναι ενσωματωμένοι στο ντουλαπάκι συνοδηγού— μπορούν να διατηρήσουν μακροπρόθεσμα μια αδρανή ατμόσφαιρα υψηλής καθαρότητας, άνυδρη, χωρίς οξυγόνο.
