Thehansikaslokeron suljetun kierron kiertojärjestelmä on pohjimmiltaan tarkka suljetun kierron järjestelmä, joka yhdistää kaasunpuhdistuksen, kiertotehon ja paineensäädön. Sen ydintarkoituksena ei ole vain 'poistaa ilma' vaan pitää kammiossa olevan inertin kaasun jatkuvassa kierrossa ja puhdistumassa, jotta vesi- ja happitasot voivat pysyä erittäin alhaisella tasolla, <1 ppm pitkällä aikavälillä. Mikrouna-hansikaslokeron suljetun kierron kiertojärjestelmä koostuu viidestä käyttövaiheesta: kiertotehon ja kaasun syöttö, epäpuhtauksien puhdistus, paineen ja venttiililogiikan ohjaus, puhdistuskolonnin regenerointi ja valvonta-palautteen säätö.
Vaihe 1: Kiertovoiman ja kaasun toimitus
Suljetun kierron kierto on täysin suljettu piiri. Työkaasu on erittäin puhdasta argonia tai typpeä, ja vaihtuvataajuinen kiertotuuletin toimii koko järjestelmän virtalähteenä. Mikrounan tuulettimen virtausnopeus on 90 m³/h, kun taas eri malleilla voidaan saada suurempi virtausnopeus, kuten 145 tai 180 m³/h tarpeen mukaan. Puhallin imee inerttiä kaasua hansikaslokeron sisältä ja kuljettaa sen ruostumattomasta teräksestä valmistettujen putkien kautta puhdistuskolonniyksikköön. Puhdistuksen jälkeen puhdas inertti kaasu palautetaan hansikaslokeroon muodostaen suljetun kierron. Kaasu kiertää vain järjestelmän sisällä sen sijaan, että se poistettaisiin suoraan ulos, mikä maksimoi erittäin puhtaan inertin kaasun säilymisen.
Käsinekotelon kiertoputki voi ulottua yhdistettyihin prosessikammioihin, jolloin näiden kammioiden sisällä oleva kaasu voi osallistua kiertoon samanaikaisesti ja varmistaa veden ja hapen poiston. Kiertopiiri on varustettu pneumaattisilla kulmaventtiileillä ja integroiduilla solenoidiventtiileillä. PLC kytkee venttiilit automaattisesti päälle ja pois toimintaolosuhteiden mukaan eristäen puhdistuskolonnin regeneraation aikana varmistaen samalla, että hansikaslokeron pääkierto jatkuu keskeytyksettä.
Vaihe 2: Veden ja hapen poistaminen puhdistuskolonnin sisältä
Tuulettimen työntämä sekoitettu kaasu menee puhdistuskolonnin astiaan, joka on täytetty 5 kg:lla kuparikatalyyttiä ja 5 kg:lla molekyyliseulaa. Kaasu kulkee ensin molekyyliseulakerroksen läpi, jossa mikrohuokoinen rakenne adsorboi fyysisesti vesimolekyylejä kaasuvirrasta, jolloin dehydraatio saadaan päätökseen. Kaasu virtaa sitten kupari-katalyyttikerroksen läpi, jossa alkuainekupari reagoi kemiallisesti kaasuvirran hapen kanssa hapen poistamiseksi. Puhdistettu erittäin puhdas inertti kaasu virtaa sitten takaisin putkiston kautta hansikaslokeron kammioon vähentäen vesi- ja happipitoisuutta kammion sisällä.
Toistuvan kierron jälkeen täyttömateriaalit sitovat jatkuvasti vettä ja happea kammion sisällä, ja veden ja hapen taso laskee vähitellen 1 ppm:n alueelle. Samanaikaisesti hansikaslokeron sisällä oleva 0,3 μm:n suodatin voi suodattaa jauhetta ja pölyä kiertävästä kaasusta, mikä estää täytejauheen kulkeutumisen takaisin kammioon ja saastuttamasta näytteitä.
Vaihe 3: Koordinoitu paineen ja venttiilin ohjaus
Suljetun kierron kiertojärjestelmä ei ole täysin tiukasti suljettu. Järjestelmä valvoo jatkuvasti kammion painetta ja ylläpitää hieman positiivista painetta. Kiertoilmapuhaltimen toiminta aiheuttaa paineenvaihteluita, joten järjestelmä syöttää automaattisesti pienen määrän inerttiä kaasua painehäviön kompensoimiseksi. Kun paine on liian korkea, järjestelmä avaa automaattisesti tuuletusaukon paineen alentamiseksi; kun paine on liian alhainen, hälytys laukeaa ilmoittamaan mahdollisesta tiivistysongelmasta.
Vaihe 4: Puhdistuskolonnin regenerointi puhdistuskapasiteetin palauttamiseksi
Jatkuvan kierron jälkeen molekyyliseula kyllästyy adsorboidulla vedellä, kun taas kuparikatalyytti muuttuu suurelta osin kuparioksidiksi, mikä vähentää puhdistuskapasiteettia. Järjestelmä irrottaa regeneroitavan puhdistuskolonnin pääkiertosilmukasta ja lisää 5–10 % vety/inerttikaasuseoksen. Puhdistuskolonni kuumennetaan ja vety pelkistää kuparioksidin takaisin aktiiviseksi alkuainekupariksi. Molekyyliseula vapauttaa adsorboituneen kosteuden korkeassa lämpötilassa ja kosteus poistuu järjestelmästä regenerointipakokaasun mukana.
Kun pelkistys ja desorptio on suoritettu loppuun, lämmitys lopetetaan ja inerttiä kaasua käytetään puhdistuskolonnin puhdistamiseen ja jäähdyttämiseen. Täytemateriaalit palauttavat kykynsä poistaa vettä ja happea, ja venttiilit kytkevät kolonnin takaisin suljetun kierron kiertoon. PLC ohjaa automaattisesti koko regenerointiprosessia, eikä se vaadi manuaalista käyttöä.
Vaihe 5: Valvonta, palaute ja suljetun silmukan säätö
Näytteenottoliitännät asennetaan suljetun kierron putkistoon. Vesi- ja happianalysaattori ottaa jatkuvasti näytteitä kiertävästä kaasusta ja toimittaa reaaliaikaista vesi- ja happidataa PLC:lle. Jos vesi- ja happitasot nousevat, koska materiaaleista vapautuu epäpuhtauksia tai tiivistevuodon vuoksi, järjestelmä pitää tuulettimen suurella nopeudella ja lisää kiertovirtausta epäpuhtauksien poiston nopeuttamiseksi. Kun osoittimet pysyvät vakaina ja määrittelyjen sisällä pidemmän aikaa, vaihtuvataajuinen puhallin laskee nopeuttaan energiankulutuksen pienentämiseksi.
Mikrouna-hansikaslokeron suljetun kierron kiertojärjestelmä perustuu inerttiin kaasuun, joka virtaa toistuvasti suljetun kierron läpi, puhdistusaineeseen, joka kerää jatkuvasti epäpuhtauksia, regeneraatioon, joka palauttaa väliaineen kyllästymisen jälkeen, ja anturipohjaiseen takaisinkytkentäsäätöön. Yhdessä nämä toiminnot varmistavat, että hansikaslokeron kammio – ja hansikaslokeroon integroidut prosessikammiot – voivat ylläpitää erittäin puhdasta, vedetöntä, hapetonta inerttiä ilmakehää pitkällä aikavälillä.
