TheSystém cirkulácie s uzavretým okruhom v príručnej skrinke je v podstate presný systém s uzavretým okruhom, ktorý integruje čistenie plynu, cirkulačný výkon a kontrolu tlaku. Jeho hlavným účelom nie je jednoducho 'odstrániť vzduch', ale udržiavať inertný plyn vo vnútri komory nepretržite cirkulujúci a samočistiaci, takže hladiny vody a kyslíka môžu zostať dlhodobo na extrémne nízkej úrovni <1 ppm. Cirkulačný systém s uzavretým okruhom v príručnej skrinke Mikrouna pozostáva z piatich prevádzkových stupňov: cirkulačný výkon a dodávka plynu, čistenie nečistôt, logické riadenie tlaku a ventilov, regenerácia čistiaceho stĺpca a regulácia spätnej väzby monitorovania.
Krok 1: Cirkulačná dodávka energie a plynu
Cirkulácia s uzavretou slučkou je úplne uzavretý okruh. Pracovným plynom je vysoko čistý argón alebo dusík a ako zdroj energie pre celý systém slúži cirkulačný ventilátor s premenlivou frekvenciou. Ventilátor Mikrouna má prietok 90 m³/h, zatiaľ čo rôzne modely môžu poskytnúť vyššie prietoky, ako napríklad 145 alebo 180 m³/h, podľa potreby. Ventilátor nasáva inertný plyn z komory príručnej skrinky a dopravuje ho potrubím z nehrdzavejúcej ocele do jednotky čistiacej kolóny. Po vyčistení sa čistý inertný plyn vracia do komory príručnej skrinky a vytvára uzavretý okruh. Plyn cirkuluje iba v rámci systému a nie je vypúšťaný priamo von, čím sa maximalizuje zachovanie vysoko čistého inertného plynu.
Cirkulačné potrubie príručnej skrinky sa môže rozprestierať do pripojených procesných komôr, čo umožňuje, aby sa plyn vo vnútri týchto komôr zúčastňoval súčasne na cirkulácii a zaisťoval odstraňovanie vody a kyslíka. Cirkulačná slučka je vybavená pneumatickými uhlovými ventilmi a integrovanými solenoidovými ventilmi. PLC automaticky zapína a vypína ventily podľa prevádzkových podmienok, pričom počas regenerácie izoluje čistiacu kolónu a zároveň zabezpečuje, že cirkulácia hlavnej príručnej skrinky bude pokračovať bez prerušenia.
Krok 2: Odstránenie vody a kyslíka vo vnútri čistiacej kolóny
Zmiešaný plyn tlačený ventilátorom vstupuje do nádoby čistiacej kolóny, ktorá je naplnená 5 kg medeného katalyzátora a 5 kg molekulového sita. Plyn najprv prechádza cez vrstvu molekulárneho sita, kde mikroporézna štruktúra fyzicky adsorbuje molekuly vody z prúdu plynu, čím sa dokončí dehydratácia. Plyn potom prúdi cez vrstvu medi a katalyzátora, kde elementárna meď chemicky reaguje s kyslíkom v prúde plynu a odstraňuje kyslík. Vyčistený vysoko čistý inertný plyn potom prúdi späť potrubím do komory v rukaviciach, čím sa znižuje koncentrácia vody a kyslíka vo vnútri komory.
Po opakovanej cirkulácii sa voda a kyslík vo vnútri komory nepretržite zachytávajú plniacimi materiálmi a hladina vody a kyslíka postupne klesá na rozsah 1 ppm. 0,3 μm filter vo vnútri príručnej skrinky zároveň dokáže odfiltrovať prášok a prach z cirkulujúceho plynu, čím zabráni tomu, aby sa plniaci prášok dostal späť do komory a kontaminoval vzorky.
Krok 3: Koordinované ovládanie tlaku a ventilov
Cirkulačný systém s uzavretou slučkou nie je úplne pevne utesnený. Systém nepretržite monitoruje tlak v komore a udržiava mierne pretlak. Prevádzka cirkulačného ventilátora spôsobuje kolísanie tlaku, takže systém automaticky dodáva malé množstvo inertného plynu na kompenzáciu straty tlaku. Keď je tlak príliš vysoký, systém automaticky otvorí odvzdušňovací otvor na uvoľnenie tlaku; keď je tlak príliš nízky, spustí sa alarm, ktorý indikuje možný problém s tesnením.
Krok 4: Regenerácia čistiacej kolóny na obnovenie čistiacej kapacity
Po nepretržitej cirkulácii sa molekulové sito nasýti adsorbovanou vodou, zatiaľ čo medený katalyzátor sa z veľkej časti premení na oxid medi, čím sa zníži kapacita čistenia. Systém odpojí čistiacu kolónu, ktorá sa má regenerovať, od hlavnej cirkulačnej slučky a privedie 5–10 % zmes vodíka/inertného plynu. Čistiaci stĺpec sa zahrieva a vodík redukuje oxid meďnatý späť na aktívnu elementárnu meď. Molekulárne sito uvoľňuje adsorbovanú vlhkosť pri vysokej teplote a vlhkosť je odvádzaná zo systému s regeneračnými výfukovými plynmi.
Po dokončení redukcie a desorpcie sa zahrievanie zastaví a na čistenie a chladenie čistiacej kolóny sa použije inertný plyn. Plniace materiály obnovia svoju schopnosť odstraňovať vodu a kyslík a ventily sa prepnú, aby sa kolóna opäť pripojila k obehu s uzavretou slučkou. Celý proces regenerácie je automaticky riadený PLC a nevyžaduje žiadnu manuálnu obsluhu.
Krok 5: Monitorovanie, spätná väzba a regulácia v uzavretej slučke
Rozhrania na odber vzoriek sú inštalované v potrubí s uzavretým okruhom. Analyzátor vody a kyslíka nepretržite odoberá vzorky cirkulujúceho plynu a poskytuje údaje o vode a kyslíku v reálnom čase do PLC. Ak sa hladina vody a kyslíka zvýši, pretože materiály uvoľňujú nečistoty alebo z dôvodu netesnosti tesnenia, systém udržuje ventilátor pri vysokej rýchlosti a zvyšuje cirkulačný prietok, aby sa urýchlilo odstránenie nečistôt. Keď indikátory zostanú stabilné a v rámci špecifikácií po dlhšiu dobu, ventilátor s premenlivou frekvenciou zníži svoju rýchlosť, aby sa znížila spotreba energie.
Cirkulačný systém s uzavretým okruhom v rukaviciach Mikrouna sa spolieha na inertný plyn, ktorý opakovane prúdi cez uzavretý okruh, čistiace médium nepretržite zachytáva nečistoty, regeneráciu obnovujúcu médium po nasýtení a reguláciu spätnou väzbou na základe senzorov. Spoločne tieto funkcie zabezpečujú, že komora príručnej skrinky – a pripojené procesné komory integrované s príručnou skrinkou – môžu dlhodobo udržiavať vysoko čistú bezvodú inertnú atmosféru bez kyslíka.
