مقدمة
في جوهره، يعد الصمام الحاجز الفراغي الهوائي عبارة عن صمام إغلاق فراغي متخصص مصمم للتحكم الآلي في تدفق الغاز في أنظمة صندوق القفازات الخاملة. تستخدم المختبرات ومنشآت الإنتاج التي تعمل بمواد حساسة للهواء - مثل إلكتروليتات بطاريات الليثيوم أيون، أو خلايا البيروفسكايت الشمسية، أو مركبات OLED - هذا الصمام لعزل أجزاء من حلقة دوران الغاز، وتمكين الإخلاء الفراغي للغرف، والحفاظ على بيئة الرطوبة والأكسجين المنخفضة للغاية الضرورية لعملياتها.
الوظيفة الأساسية ومبدأ العمل
يقوم الصمام الحاجز الفراغي الهوائي بتحويل خط الغاز العادي إلى نقطة عزل مانعة للتسرب يمكن التحكم فيها عن بعد. يتم تثبيته عادةً بين الحجرة الرئيسية لصندوق القفازات وداخلها غرفة الانتظار أو بين حلقة إعادة التدوير و مضخة فراغ. يستخدم الصمام الهواء المضغوط لتحريك جذع محكم الغلق من الفولاذ المقاوم للصدأ والذي يرفع أو يخفض القفاز أو القرص، إما لفتح مسار التدفق أو إغلاقه.
عند تشغيلها بواسطة صمام ملف لولبي، تستقبل الأسطوانة الهوائية الهواء المضغوط (عادةً 0.4-0.8 ميجا باسكال) وتدفع الجذع لأعلى لفتح الصمام. في حالة انقطاع الطاقة أو انقطاع إمداد الهواء، تقوم قوة الزنبرك تلقائيًا بإرجاع الصمام إلى وضعه المغلق (الآمن من العطل)، مما يحمي جو صندوق القفازات من التلوث العرضي. يمنع مانع التسرب تسرب العمود، مما يحقق معدل تسرب هيليوم يصل إلى 1.3 × 10⁻⁶ Pa·L/s، وهو أمر بالغ الأهمية للحفاظ على مستويات الماء والأكسجين أقل من 1 جزء في المليون.
تتضمن المعلمات التشغيلية الرئيسية ضغط المحرك، وزمن الاستجابة (عادةً أقل من 1 ثانية)، وعدد الدورات قبل صيانة الختم. يعمل الصمام في نطاق ضغط يتراوح بين الغلاف الجوي (10⁵ باسكال) وصولاً إلى فراغ عالي جدًا (10⁻⁵ باسكال)، مما يجعله مناسبًا لكل من دورات التطهير والتدوير المستمر للغاز.
المكونات الأساسية والتقنيات الرئيسية
على الرغم من أن صمام حاجز التفريغ الهوائي هو نوع منتج واحد، إلا أن أدائه يعتمد على عدة مكونات فرعية:
ختم المنفاخ
بدلاً من ختم عمود الحلقة الدائرية الديناميكي، يستخدم الصمام منفاخًا معدنيًا ملحومًا يعزل الجذع بإحكام عن الغلاف الجوي. يؤدي ذلك إلى التخلص من التسرب المرتبط بالتآكل ويسمح للصمام بتحمل درجات حرارة الخبز حتى 150 درجة مئوية.
المحرك الهوائي
توفر الأسطوانة ذات الفعل المزدوج أو ذات الزنبرك القوة الدافعة. عادة ما يكون المحرك مصنوعًا من الألومنيوم المؤكسد أو الفولاذ المقاوم للصدأ، مع تركيب NAMUR للتوصيل المباشر للصمامات ذات الملف اللولبي. توفر المفاتيح المغناطيسية الاختيارية تعليقات حول الموقع لوحدة التحكم PLC الخاصة بصندوق القفازات.
جسم الصمام والمقعد
يتم تصنيع الجسم من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L لمقاومة التآكل وإطلاق الغازات. عادة ما يكون عنصر الختم عبارة عن حلقة Viton® O أو مطاط مشبع بالفلور (FFKM) للبيئات الكيميائية شديدة الحرارة أو العدوانية.
ملحقات أخرى مثل صمامات الفراشة الفراغية KF , يغطي الميناء، و حلقات الختم أكمل الصمام الحاجز لتشكيل نظام سباكة فراغ كامل.
مؤشرات الأداء الرئيسية ومعايير الاختيار
عند اختيار صمام يربك فراغ هوائي لتطبيق علبة القفازات، ينبغي للباحثين تقييم المقاييس التالية:
- معدل التسرب: يحدد معدل تسرب الهيليوم النهائي (على سبيل المثال، <1.3 × 10⁻⁶ Pa·L/s) مدى قدرة الصمام على الحفاظ على الغلاف الجوي الخامل لصندوق القفازات.
- نطاق ضغط التشغيل: يجب أن يغطي النطاق الكامل من الفراغ الجوي إلى الفراغ العالي (10⁵Pa إلى 10⁻⁵Pa).
- مادة الختم: يعد Viton® معيارًا لمعظم غازات صندوق القفازات (N₂، Ar)؛ يوصى باستخدام FFKM في حالة وجود مذيبات عدوانية أو درجات حرارة عالية.
- نوع المحرك: يُفضل إرجاع الزنبرك (إغلاق آمن من الفشل) لسلامة صندوق القفازات. تسمح الإصدارات مزدوجة المفعول بركوب الدراجات بشكل أسرع ولكنها تتطلب إمدادًا مستمرًا بالهواء.
- تكوين التركيب: يجب أن تتطابق أحجام KF (Quick‑Flange) أو ISO‑KF (KF16، KF25، KF40) مع أبعاد خط التفريغ الموجودة. غالبًا ما يتضمن الصمام أيضًا أ KF فراغ المشبك لسهولة التركيب.
- القدرة على الخبز: إذا كان نظام صندوق القفازات يتطلب تجديدًا حراريًا محللات الرطوبة أو المرشحات، يجب أن يتحمل الصمام درجات حرارة تصل إلى 150 درجة مئوية.
- واجهة التحكم: التوافق مع 24 ملفًا لولبيًا VDC وملاحظات الموضع (أجهزة استشعار مغناطيسية أو تقاربية) للتكامل في نظام PLC لصندوق القفازات.
التطبيقات ونصائح الاختيار
يتم استخدام صمام يربك فراغ هوائي على نطاق واسع في:
- أبحاث بطارية ليثيوم أيون: لعزل غرفة الانتظار أثناء ملء المنحل بالكهرباء والتعامل مع القطب الكهربائي.
- تصنيع خلايا البيروفسكايت الشمسية: للحفاظ على بيئة خاملة أثناء طلاء السلائف الحساسة للرطوبة.
- اختبار المواد OLED: لمنع الأكسجين والرطوبة من تحلل البواعث العضوية.
- تعبئة أشباه الموصلات: للخبز الفراغي والختم المحكم للأجهزة.
بالنسبة لمعظم مستخدمي صندوق القفازات، يعد صمام Viton القياسي المحكم مع مشغل زنبركي إرجاع كافيًا. إذا كانت العملية الخاصة بك تنطوي على أبخرة المذيبات العضوية أو دورات الخبز ذات درجة الحرارة العالية، اختر نسخة مختومة من FFKM مع منفاخ معدني. تحقق دائمًا من معدل عمر دورة الصمام (عادةً > 100000 دورة) وتأكد من تطابق المشغل مع مصدر الهواء المضغوط المتوفر (0.4-0.8 ميجا باسكال).
مراجع
صمام يربك فراغ هوائي – TENCAN صندوق القفازات
صمام الفراشة الفراغي KF – TENCAN صندوق القفازات
غطاء منفذ صندوق القفازات – TENCAN صندوق القفازات
