OO sistema de circulação de circuito fechado do porta-luvas é essencialmente um sistema de circuito fechado de precisão que integra purificação de gás, potência de circulação e controle de pressão. Seu objetivo principal não é simplesmente “remover o ar”, mas manter o gás inerte dentro da câmara circulando continuamente e se autopurificando, para que os níveis de água e oxigênio possam permanecer em um nível extremamente baixo de <1 ppm a longo prazo. O sistema de circulação de circuito fechado do porta-luvas Mikrouna consiste em cinco estágios operacionais: potência de circulação e fornecimento de gás, purificação de impurezas, controle lógico de pressão e válvula, regeneração da coluna de purificação e regulação de feedback de monitoramento.
Etapa 1: Potência de Circulação e Fornecimento de Gás
A circulação em circuito fechado é um circuito completamente fechado. O gás de trabalho é argônio ou nitrogênio de alta pureza, e um ventilador de circulação de frequência variável serve como fonte de energia para todo o sistema. O ventilador Mikrouna tem vazão de 90 m³/h, enquanto diferentes modelos podem fornecer vazões mais altas, como 145 ou 180 m³/h, conforme necessário. O ventilador extrai gás inerte de dentro da câmara do porta-luvas e o transporta através de tubulação de aço inoxidável até a unidade da coluna de purificação. Após a purificação, o gás inerte limpo retorna à câmara do porta-luvas, formando um circuito fechado. O gás circula apenas dentro do sistema em vez de ser descarregado diretamente para o exterior, maximizando a conservação do gás inerte de alta pureza.
A tubulação de circulação do porta-luvas pode se estender até as câmaras de processo conectadas, permitindo que o gás dentro dessas câmaras participe simultaneamente da circulação e garantindo a remoção de água e oxigênio. O circuito de circulação está equipado com válvulas angulares pneumáticas e válvulas solenóides integradas. O PLC liga e desliga automaticamente as válvulas de acordo com as condições de operação, isolando a coluna de purificação durante a regeneração e garantindo que a circulação do porta-luvas principal continue ininterrupta.
Etapa 2: Remoção de água e oxigênio dentro da coluna de purificação
O gás misturado empurrado pelo ventilador entra no recipiente da coluna de purificação, que é preenchido com 5 kg de catalisador de cobre e 5 kg de peneira molecular. O gás passa primeiro pela camada da peneira molecular, onde a estrutura microporosa adsorve fisicamente as moléculas de água do fluxo de gás, completando a desidratação. O gás então flui através da camada do catalisador de cobre, onde o cobre elementar reage quimicamente com o oxigênio na corrente de gás para remover o oxigênio. O gás inerte purificado de alta pureza flui de volta através da tubulação para a câmara do porta-luvas, reduzindo a concentração de água e oxigênio dentro da câmara.
Após repetidas circulações, a água e o oxigênio dentro da câmara são continuamente capturados pelos materiais de enchimento, e o nível de água e oxigênio diminui gradualmente até a faixa de 1 ppm. Ao mesmo tempo, um filtro de 0,3 μm dentro do porta-luvas pode filtrar o pó e a poeira do gás circulante, evitando que o pó de enchimento seja transportado de volta para a câmara e contamine as amostras.
Etapa 3: Pressão Coordenada e Controle da Válvula
O sistema de circulação em circuito fechado não é completamente selado de forma rígida. O sistema monitora continuamente a pressão da câmara e mantém uma pressão ligeiramente positiva. A operação do ventilador de circulação causa flutuações de pressão, de modo que o sistema fornece automaticamente uma pequena quantidade de gás inerte para compensar a perda de pressão. Quando a pressão está muito alta, o sistema abre automaticamente a ventilação para alívio de pressão; quando a pressão está muito baixa, um alarme é acionado para indicar um possível problema de vedação.
Etapa 4: Regeneração da coluna de purificação para restaurar a capacidade de purificação
Após circulação contínua, a peneira molecular fica saturada com água adsorvida, enquanto o catalisador de cobre é amplamente convertido em óxido de cobre, reduzindo a capacidade de purificação. O sistema desconecta a coluna de purificação a ser regenerada do circuito de circulação principal e introduz uma mistura de 5–10% de hidrogênio/gás inerte. A coluna de purificação é aquecida e o hidrogênio reduz o óxido de cobre de volta ao cobre elementar ativo. A peneira molecular libera a umidade adsorvida em alta temperatura, e a umidade é descarregada do sistema com os gases de exaustão da regeneração.
Após a conclusão da redução e da dessorção, o aquecimento é interrompido e o gás inerte é usado para purgar e resfriar a coluna de purificação. Os materiais de enchimento recuperam sua capacidade de remover água e oxigênio, e as válvulas mudam para reconectar a coluna à circulação em circuito fechado. Todo o processo de regeneração é controlado automaticamente pelo PLC e não requer operação manual.
Etapa 5: Monitoramento, Feedback e Regulação de Ciclo Fechado
As interfaces de amostragem são instaladas na tubulação de circuito fechado. Um analisador de água e oxigênio coleta continuamente amostras do gás circulante e fornece dados de água e oxigênio em tempo real ao PLC. Se os níveis de água e oxigênio aumentarem porque os materiais liberam impurezas ou devido a vazamentos na vedação, o sistema mantém o ventilador em alta velocidade e aumenta o fluxo de circulação para acelerar a remoção de impurezas. Quando os indicadores permanecem estáveis e dentro das especificações por um período prolongado, o ventilador de frequência variável reduz a sua velocidade para reduzir o consumo de energia.
O sistema de circulação de circuito fechado do porta-luvas Mikrouna depende de gás inerte fluindo repetidamente através de um circuito fechado, meios de purificação capturando continuamente impurezas, regeneração que restaura os meios após a saturação e regulação de feedback baseada em sensor. Juntas, essas funções garantem que a câmara do porta-luvas - e as câmaras de processo conectadas e integradas ao porta-luvas - possam manter uma atmosfera inerte de alta pureza, anidra e livre de oxigênio a longo prazo.
