TheSystem cyrkulacji w zamkniętej pętli rękawicowej jest zasadniczo precyzyjnym systemem w pętli zamkniętej, integrującym oczyszczanie gazu, moc cyrkulacji i kontrolę ciśnienia. Jego głównym celem nie jest po prostu „usunięcie powietrza”, ale utrzymanie ciągłej cyrkulacji i samooczyszczania się gazu obojętnego w komorze, dzięki czemu poziom wody i tlenu może pozostać na wyjątkowo niskim poziomie <1 ppm w dłuższej perspektywie. System cyrkulacji w zamkniętej pętli rękawicowej Mikrouna składa się z pięciu etapów operacyjnych: zasilania cyrkulacji i dostarczania gazu, oczyszczania zanieczyszczeń, sterowania ciśnieniem i logiką zaworów, oczyszczania-regeneracji kolumny oraz monitorowania-regulacji ze sprzężeniem zwrotnym.
Krok 1: Zasilanie cyrkulacyjne i dostawa gazu
Cyrkulacja w pętli zamkniętej jest obwodem całkowicie zamkniętym. Gazem roboczym jest argon lub azot o wysokiej czystości, a wentylator obiegowy o zmiennej częstotliwości służy jako źródło zasilania całego systemu. Wentylator Mikrouny ma natężenie przepływu 90 m³/h, podczas gdy różne modele mogą zapewniać wyższe natężenia przepływu, takie jak 145 lub 180 m³/h, w zależności od potrzeb. Wentylator zasysa gaz obojętny z wnętrza komory rękawicowej i transportuje go rurami ze stali nierdzewnej do zespołu kolumny oczyszczającej. Po oczyszczeniu czysty gaz obojętny zawraca się do komory rękawicowej, tworząc obieg zamknięty. Gaz krąży wyłącznie w systemie, a nie jest odprowadzany bezpośrednio na zewnątrz, maksymalizując ochronę gazu obojętnego o wysokiej czystości.
Rurociągi cyrkulacyjne komory rękawicowej mogą rozciągać się do połączonych komór procesowych, umożliwiając równoczesny udział gazu znajdującego się w tych komorach w obiegu i zapewniając usuwanie wody i tlenu. Pętla cyrkulacyjna wyposażona jest w pneumatyczne zawory kątowe i zintegrowane elektrozawory. Sterownik PLC automatycznie włącza i wyłącza zawory w zależności od warunków pracy, izolując kolumnę oczyszczającą podczas regeneracji, zapewniając jednocześnie nieprzerwaną cyrkulację głównej komory rękawicowej.
Krok 2: Usuwanie wody i tlenu z kolumny oczyszczającej
Mieszany gaz tłoczony przez wentylator trafia do naczynia kolumny oczyszczającej, które jest wypełnione 5 kg katalizatora miedzianego i 5 kg sita molekularnego. Gaz najpierw przechodzi przez warstwę sita molekularnego, gdzie mikroporowata struktura fizycznie adsorbuje cząsteczki wody ze strumienia gazu, dopełniając proces odwodnienia. Następnie gaz przepływa przez warstwę miedzi-katalizatora, gdzie miedź elementarna reaguje chemicznie z tlenem zawartym w strumieniu gazu, usuwając tlen. Oczyszczony gaz obojętny o wysokiej czystości przepływa następnie rurociągiem z powrotem do komory rękawicowej, zmniejszając stężenie wody i tlenu wewnątrz komory.
Po wielokrotnym obiegu woda i tlen wewnątrz komory są w sposób ciągły wychwytywane przez materiały wypełniające, a poziom wody i tlenu stopniowo spada do zakresu 1 ppm. Jednocześnie filtr 0,3 μm znajdujący się w komorze rękawicowej może odfiltrować proszek i pył z krążącego gazu, zapobiegając przedostawaniu się proszku wypełniającego z powrotem do komory i zanieczyszczeniu próbek.
Krok 3: Skoordynowana kontrola ciśnienia i zaworów
System cyrkulacji w obiegu zamkniętym nie jest całkowicie sztywno uszczelniony. System stale monitoruje ciśnienie w komorze i utrzymuje lekko dodatnie ciśnienie. Praca wentylatora obiegowego powoduje wahania ciśnienia, dlatego system automatycznie dostarcza niewielką ilość gazu obojętnego w celu kompensacji utraty ciśnienia. Gdy ciśnienie jest zbyt wysokie, system automatycznie otwiera odpowietrznik w celu obniżenia ciśnienia; gdy ciśnienie jest zbyt niskie, włącza się alarm wskazujący możliwy problem z uszczelnieniem.
Krok 4: Regeneracja kolumny oczyszczającej w celu przywrócenia wydajności oczyszczania
Po ciągłej cyrkulacji sito molekularne zostaje nasycone zaadsorbowaną wodą, podczas gdy katalizator miedziowy w dużej mierze przekształca się w tlenek miedzi, zmniejszając zdolność oczyszczania. System odłącza regenerowaną kolumnę oczyszczającą od głównej pętli cyrkulacyjnej i wprowadza mieszaninę 5–10% wodoru i gazu obojętnego. Kolumna oczyszczająca jest podgrzewana, a wodór redukuje tlenek miedzi z powrotem do aktywnej miedzi pierwiastkowej. Sito molekularne uwalnia w wysokiej temperaturze zaadsorbowaną wilgoć, która jest usuwana z układu wraz ze spalinami regeneracyjnymi.
Po zakończeniu redukcji i desorpcji ogrzewanie zostaje zatrzymane, a do przepłukania i ochłodzenia kolumny oczyszczającej stosuje się gaz obojętny. Materiały wypełniające odzyskują zdolność usuwania wody i tlenu, a zawory przełączają się, aby ponownie podłączyć kolumnę do obiegu zamkniętego. Cały proces regeneracji jest automatycznie kontrolowany przez sterownik PLC i nie wymaga ręcznej obsługi.
Krok 5: Monitorowanie, informacja zwrotna i regulacja w pętli zamkniętej
Interfejsy próbkujące instaluje się w rurociągu z zamkniętą pętlą. Analizator wody i tlenu w sposób ciągły pobiera próbki krążącego gazu i dostarcza do sterownika PLC dane dotyczące wody i tlenu w czasie rzeczywistym. Jeśli poziom wody i tlenu wzrośnie, ponieważ materiały uwalniają zanieczyszczenia lub z powodu nieszczelności uszczelnienia, system utrzymuje wentylator na wysokich obrotach i zwiększa przepływ cyrkulacyjny, aby przyspieszyć usuwanie zanieczyszczeń. Gdy wskaźniki pozostają stabilne i zgodne ze specyfikacją przez dłuższy czas, wentylator o zmiennej częstotliwości zmniejsza prędkość, aby zmniejszyć zużycie energii.
System cyrkulacji w zamkniętej pętli komory rękawicowej Mikrouna opiera się na wielokrotnym przepływie gazu obojętnego przez obwód zamknięty, środkach oczyszczających w sposób ciągły wychwytujących zanieczyszczenia, regeneracji przywracającej środowisko po nasyceniu oraz regulacji ze sprzężeniem zwrotnym w oparciu o czujniki. Razem te funkcje zapewniają, że komora rękawicowa – i połączone z nią komory procesowe zintegrowane z komorą rękawicową – mogą przez długi czas utrzymywać bezwodną, obojętną atmosferę o wysokiej czystości.
