Вакуумные системы VACUUBRAND для перчаточных боксов

Для вакуумирования рабочей и загрузочной камер перчаточных боксов обычно используют простые пластинчато-роторные насосы. Группа Йенса Бекмана в Институте органической химии и кристаллографии изучает металлоорганическую химию легких и тяжёлых элементов. Группа использует два перчаточных бокса с большой и маленькой загрузочными камерами для работы с субстанциями, чувствительными к кислороду и парам воды. Каждый перчаточный бокс укомплектован пластинчато-роторным насосом.

Давление в рабочей зоне перчаточного бокса должно поддерживаться в диапазоне ±15 мбар относительно атмосферного давления, а поскольку группа работает с металлоорганическими соединениями, в атмосфере рабочей зоны присутствуют пары от растворителей и химикатов. Внутри насоса эти вещества могут конденсироваться и смешиваться с маслом в масляной камере. Возможно образование полимерных смол, что делает вакуумное масло вязким и затрудняет работу насоса. Кроме того, химикаты могут вызвать коррозию внутри вакуумного насоса. Частицы пыли также могут всасываться в насос и уменьшать смазывающие и антикоррозионные свойства масла.

Нагрузка на вакуумный насос во время работы на перчаточных боксах складывается из четырех факторов:

• Циклическая откачка от атмосферного давления до предельного вакуума.
• Компенсация небольшого избыточного давления в перчаточном боксе.
• Загрязнение насоса и масла химическими веществами.
• Непрерывная работа 24 часа в сутки 365 дней в году.

При такой нагрузке проводить техническое обслуживание и ремонт пластинчато-роторных насосов было необходимо не реже двух раз в год. Стоимость каждого ТО составляла от 500 до 1000 евро за насос. Иногда насосы приходилось менять, так как стоимость ремонта была сопоставима со стоимостью нового насоса. Текущие расходы на техническое обслуживание, эксплуатацию и запасные части в конечном итоге привели к тому, что в Институте начали искать другие вакуумных решения для своих перчаточных боксов.

Помимо пластинчато-роторных насосов VACUUBRAND также производит мембранные вакуумные насосы. Их преимущество заключается в химической стойкости насосов, их долговечности и минимальными требованиями к техобслуживанию. Однако достижимого предельного вакуума 0,3 мбар недостаточно для работы перчаточных боксов, потому что остаточное содержание кислорода должно быть в диапазоне нескольких ppm (млн.долей). Такой концентрации кислорода можно достичь только путем многократного выкачивания передаточной камеры и заполнения ее инертным газом. Но это увеличило бы потребление аргона на каждую загружаемую пробу и значительно увеличило бы время необходимое для переноса проб.

В итоге было решено объединить два насоса в одну общую систему. Для этого использовали вакуумный контроллер с автоматическим переключением электромагнитных клапанов. Загрузочную камеру можно сначала вакуумировать мембранным насосом до заданного давления, а затем переключиться на пластинчато-роторный насос, который затем откачивает камеру до требуемого конечного вакуума. Такая комбинация значительно снижает нагрузку на пластинчато-роторный насос, поскольку грубый вакуумный диапазон, который не подходит для пластинчато-роторного насоса, может откачиваться более надежным мембранным насосом.

В системе была использована комбинация пластинчато-роторного насоса RZ 9, химической вакуумной системы MD 12C NT +AK+EK, а также вакууметр DCP 3000 и датчик VACUU·VIEW extended.

Сравнение кривых откачки химически стойкого мембранного насоса и пластинчато-роторного насоса показало, что оптимальная точка переключения составляет от 10 мбар до 2 мбар, так что время откачки для загрузочной камеры существенно не изменяется.