Cấp liệu bằng khí và lỏng là gì?
Về cốt lõi, nguồn cấp khí và chất lỏng là một thiết bị bịt kín chuyên dụng được thiết kế để đưa khí hoặc chất lỏng vào hộp đựng găng tay một cách an toàn trong khi vẫn bảo toàn được bầu không khí trơ bên trong. Các nhà nghiên cứu và kỹ sư trong các lĩnh vực như nghiên cứu pin lithium, chế tạo OLED và tổng hợp hóa học sử dụng nó để kết nối các đường dẫn khí bên ngoài, ống làm mát hoặc nguồn cấp thuốc thử với thiết bị bên trong hộp găng tay mà không ảnh hưởng đến môi trường độ ẩm và oxy cực thấp.
Quá trình cấp liệu bằng khí và lỏng hoạt động như thế nào?
Quá trình xuyên qua tạo ra một rào cản kín giữa không khí bên ngoài và bên trong hộp đựng găng tay. Nó thường bao gồm một thân kim loại hoặc polymer có một hoặc nhiều lỗ xuyên qua, mỗi lỗ được bịt kín bằng khớp nối nén, vòng chữ O hoặc khớp hàn. Khi được lắp đặt trên cổng hộp đựng găng tay, chẳng hạn như cổng găng tay , quá trình cấp liệu sẽ ngăn chặn bất kỳ sự rò rỉ oxy, độ ẩm hoặc chất gây ô nhiễm nào trong khi cho phép ống hoặc ống dẫn đi qua. Cơ chế bịt kín rất quan trọng: ngay cả một rò rỉ nhỏ cũng có thể làm tăng lượng nước và oxy bên trong hộp đựng găng tay, làm hỏng các thí nghiệm nhạy cảm.
Hầu hết các bước tiến đều được thiết kế để hoạt động với các bộ phận chân không tiêu chuẩn, chẳng hạn như phụ kiện KF (Klein Flange). Ví dụ, một Kẹp chân không KF và một ống thổi bằng thép không gỉ có thể được sử dụng để kết nối dây dẫn vào thành hộp đựng găng tay. Đường đi bên trong có thể là lỗ khoan trơn cho khí hoặc ống có đường kính nhỏ hơn cho chất lỏng và vật liệu xây dựng (ví dụ: thép không gỉ 304, đồng thau hoặc PTFE) được chọn dựa trên yêu cầu về tính tương thích hóa học và nhiệt độ của ứng dụng.
Các loại và cấu hình
Nguồn cấp khí và chất lỏng có sẵn ở nhiều cấu hình khác nhau để phù hợp với các nhu cầu khác nhau:
- Thông qua một cổng : Được thiết kế cho một ống hoặc đường dây đơn, lý tưởng cho việc cung cấp khí đơn giản hoặc thỉnh thoảng bổ sung chất lỏng.
- Thông qua nhiều cổng : Cho phép nhiều dây đi qua một cổng duy nhất, tiết kiệm không gian và giảm số lần xuyên vào hộp đựng găng tay.
- Thông tin cấp liệu mặt bích KF : Sử dụng mặt bích KF tiêu chuẩn (ví dụ: KF16, KF25, KF40) để lắp và ngắt kết nối nhanh chóng. Đây là những điều phổ biến trong hệ thống chân không và hộp đựng găng tay.
- Nguồn cấp điện : Mặc dù không áp dụng cho khí/lỏng, nhưng các thiết kế tương tự cũng tồn tại cho tín hiệu điện, chẳng hạn như Thông tin phản hồi của BNC hoặc Thông qua Ethernet .
Đối với các ứng dụng yêu cầu độ tinh khiết cao, quá trình cấp liệu có thể được làm bằng thép không gỉ được đánh bóng bằng điện với các vòng đệm hoàn toàn bằng kim loại. Đối với chất lỏng ăn mòn, có sẵn phiên bản PTFE hoặc PVDF.
Tiêu chí lựa chọn chính
Khi chọn cấp liệu khí và lỏng cho hộp đựng găng tay của bạn, hãy xem xét các yếu tố sau:
- Tỷ lệ rò rỉ : Thông số quan trọng nhất. Tiếp liệu chất lượng cao phải có tốc độ rò rỉ dưới 1×10⁻⁹ mbar·L/s để bảo vệ bầu không khí của hộp găng tay.
- Khả năng tương thích vật liệu : Đảm bảo vật liệu ướt (thân, vòng đệm, ống) tương thích với khí hoặc chất lỏng đang sử dụng. Đối với các hóa chất ăn mòn, có thể cần đến PTFE hoặc Hastelloy.
- Phạm vi áp suất và nhiệt độ : Bộ cấp liệu phải chịu được áp suất vận hành (thường là ±1 bar so với khí quyển) và mọi nhiệt độ khắc nghiệt từ chất lỏng xử lý hoặc bộ gia nhiệt gần đó.
- Kích thước cổng và loại kết nối : Khớp đường dẫn tiếp liệu với đường kính cổng hộp găng tay. Kích thước cổng phổ biến là 360 mm và 150 mm và quá trình tiếp liệu có thể sử dụng nắp cổng bộ chuyển đổi.
- Số lượng đoạn văn : Xác định có bao nhiêu dòng riêng biệt bạn cần. Nguồn cấp dữ liệu đa cổng có thể giảm số lượng thâm nhập, đơn giản hóa việc niêm phong và bảo trì.
Ứng dụng trong hệ thống hộp đựng găng tay
Nguồn cấp khí và chất lỏng được sử dụng trong hầu hết mọi ứng dụng hộp găng tay yêu cầu các tiện ích bên ngoài. Các ví dụ phổ biến bao gồm:
- Cung cấp khí trơ : Đưa argon hoặc nitơ vào để duy trì bầu không khí trong hộp găng tay.
- Tuần hoàn nước làm mát : Kết nối máy làm lạnh tuần hoàn để làm mát các thiết bị bên trong như máy làm lạnh tuần hoàn máy làm lạnh nước chính xác .
- Thêm thuốc thử : Thêm chất phản ứng dạng lỏng hoặc dung môi vào bình phản ứng bên trong hộp đựng găng tay mà không làm rách lớp niêm phong.
- Dây chuyền chân không : Kết nối một bơm chân không cho quá trình sấy khô hoặc khử khí.
- Dụng cụ phân tích : Cung cấp khí cho một máy phân tích độ ẩm hoặc máy phân tích oxy để theo dõi liên tục.
Trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu, quá trình tiếp liệu rất cần thiết để thực hiện các thí nghiệm phức tạp trong khi vẫn duy trì được điều kiện ít oxy, độ ẩm thấp cần thiết cho các vật liệu nhạy cảm như kim loại lithium, perovskite và chất bán dẫn hữu cơ.
