ElEl sistema de circulación de circuito cerrado con caja de guantes es esencialmente un sistema de circuito cerrado de precisión que integra purificación de gas, potencia de circulación y control de presión. Su objetivo principal no es simplemente 'eliminar el aire', sino mantener el gas inerte dentro de la cámara circulando continuamente y autopurificándose, de modo que los niveles de agua y oxígeno puedan permanecer en un nivel extremadamente bajo de <1 ppm a largo plazo. El sistema de circulación de circuito cerrado con guantera Mikrouna consta de cinco etapas operativas: potencia de circulación y suministro de gas, purificación de impurezas, control lógico de válvula y presión, regeneración de la columna de purificación y regulación de monitoreo y retroalimentación.
Paso 1: Energía de circulación y suministro de gas
La circulación en circuito cerrado es un circuito completamente cerrado. El gas de trabajo es argón o nitrógeno de alta pureza y un ventilador de circulación de frecuencia variable sirve como fuente de energía para todo el sistema. El ventilador de Mikrouna tiene un caudal de 90 m³/h, mientras que diferentes modelos pueden proporcionar caudales más altos, como 145 o 180 m³/h, según sea necesario. El ventilador extrae gas inerte del interior de la cámara de la guantera y lo transporta a través de tuberías de acero inoxidable hasta la unidad de columna de purificación. Después de la purificación, el gas inerte limpio regresa a la cámara de la guantera, formando un circuito cerrado. El gas circula únicamente dentro del sistema en lugar de descargarse directamente al exterior, maximizando la conservación del gas inerte de alta pureza.
La tubería de circulación de la guantera puede extenderse a las cámaras de proceso conectadas, lo que permite que el gas dentro de esas cámaras participe en la circulación simultáneamente y garantiza la eliminación de agua y oxígeno. El circuito de circulación está equipado con válvulas angulares neumáticas y válvulas solenoides integradas. El PLC enciende y apaga automáticamente las válvulas según las condiciones de funcionamiento, aislando la columna de purificación durante la regeneración y garantizando al mismo tiempo que la circulación principal de la guantera continúe sin interrupciones.
Paso 2: Eliminación de agua y oxígeno dentro de la columna de purificación
El gas mezclado empujado por el ventilador ingresa al recipiente de la columna de purificación, que se llena con 5 kg de catalizador de cobre y 5 kg de tamiz molecular. El gas pasa primero a través de la capa de tamiz molecular, donde la estructura microporosa adsorbe físicamente las moléculas de agua de la corriente de gas, completando la deshidratación. Luego, el gas fluye a través de la capa de catalizador de cobre, donde el cobre elemental reacciona químicamente con el oxígeno en la corriente de gas para eliminar el oxígeno. El gas inerte purificado de alta pureza luego regresa a través de las tuberías a la cámara de la guantera, reduciendo la concentración de agua y oxígeno dentro de la cámara.
Después de una circulación repetida, el agua y el oxígeno dentro de la cámara son capturados continuamente por los materiales de relleno, y el nivel de agua y oxígeno disminuye gradualmente hasta el rango de 1 ppm. Al mismo tiempo, un filtro de 0,3 μm dentro de la guantera puede filtrar el polvo y el polvo del gas en circulación, evitando que el polvo de relleno regrese a la cámara y contamine las muestras.
Paso 3: Control coordinado de presión y válvulas
El sistema de circulación de circuito cerrado no está completamente sellado de forma rígida. El sistema monitorea continuamente la presión de la cámara y mantiene una presión ligeramente positiva. El funcionamiento del ventilador de circulación provoca fluctuaciones de presión, por lo que el sistema suministra automáticamente una pequeña cantidad de gas inerte para compensar la pérdida de presión. Cuando la presión es demasiado alta, el sistema abre automáticamente la ventilación para aliviar la presión; cuando la presión es demasiado baja, se activa una alarma para indicar un posible problema de sellado.
Paso 4: Regeneración de la columna de purificación para restaurar la capacidad de purificación
Después de una circulación continua, el tamiz molecular se satura con agua adsorbida, mientras que el catalizador de cobre se convierte en gran medida en óxido de cobre, lo que reduce la capacidad de purificación. El sistema desconecta la columna de purificación que se va a regenerar del circuito de circulación principal e introduce una mezcla de 5 a 10 % de hidrógeno y gas inerte. La columna de purificación se calienta y el hidrógeno reduce el óxido de cobre a cobre elemental activo. El tamiz molecular libera la humedad adsorbida a alta temperatura y la humedad se descarga del sistema con el gas de escape de regeneración.
Una vez completadas la reducción y la desorción, se detiene el calentamiento y se utiliza gas inerte para purgar y enfriar la columna de purificación. Los materiales de relleno recuperan su capacidad de eliminar agua y oxígeno, y las válvulas cambian para volver a conectar la columna a la circulación de circuito cerrado. Todo el proceso de regeneración está controlado automáticamente por el PLC y no requiere operación manual.
Paso 5: Monitoreo, retroalimentación y regulación de circuito cerrado
Las interfaces de muestreo están instaladas en las tuberías de circuito cerrado. Un analizador de agua y oxígeno toma muestras continuamente del gas en circulación y proporciona datos de agua y oxígeno en tiempo real al PLC. Si los niveles de agua y oxígeno aumentan porque los materiales liberan impurezas o debido a fugas en el sellado, el sistema mantiene el ventilador a alta velocidad y aumenta el flujo de circulación para acelerar la eliminación de impurezas. Cuando los indicadores permanecen estables y dentro de las especificaciones durante un período prolongado, el ventilador de frecuencia variable reduce su velocidad para reducir el consumo de energía.
El sistema de circulación de circuito cerrado de la guantera de Mikrouna se basa en un gas inerte que fluye repetidamente a través de un circuito cerrado, medios de purificación que capturan impurezas continuamente, regeneración que restaura los medios después de la saturación y regulación de retroalimentación basada en sensores. Juntas, estas funciones garantizan que la cámara de la guantera (y las cámaras de proceso conectadas integradas con la caja de guantes) puedan mantener una atmósfera inerte de alta pureza, anhidra y libre de oxígeno a largo plazo.
