Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
256
ских операций, поскольку в вакууме значительно возрастает испарение веществ с нагретых поверхностей. По этим причинам вакуумные камеры применяются весьма редко и, как правило, относительно небольших размеров.
В большинстве случаев технологические операции в рабочих камерах осуществляются в среде достаточно чистого инертного газа при давлениях, близких к атмосферному. Это позволяет значительно упростить конструкцию камеры, а также свести к минимуму натекания примесей извне или утечку ценного газа. При работе под атмосферным давлением решительно упрощаются управление процессом и манипулирование оборудованием и материалами. В небольших камерах и камерах среднего размера это достигается с помощью специальных резиновых перчаток, герметично уплотненных на отверстиях в стенках. Такое устройство позволяет вводить руки оператора в любую точку рабочего пространства камеры и осуществлять там необходимые манипуляции, не нарушая ее плотности. В крупных камерах технологическим оборудованием и процессом управляют операторы, находящиеся непосредственно в камере и перемещающиеся во всем ее рабочем объеме. Эти люди надевают герметичные скафандры, входят в камеру через специальные шлюзы и снабжаются воздухом для дыхания через гибкие шланги.
Циркуляция. В небольших камерах скорости натекания воздуха относительно невелики, и для поддержания необходимой чистоты инертной среды не требуется больших объемов чистого газа. Если к чистоте среды не предъявляются жесткие требования и для заполнения камеры может использоваться коммерческий газ без дополнительной очистки, то для поддержания требуемого качества среды в камеру непрерывно подают свежий газ из баллона, а загрязненный газ из камеры отводят в атмосферу без повторного его использования.
Такая система отличается предельной простотой. Если в качестве инертной среды применяется относительно доступный аргон, а камеры используются сравнительно редко и кратковременно, то расходы на свежий газ могут оказаться меньше стоимости сооружения и эксплуатации аппаратуры очистки и циркуляции. В этом случае система без повторного использования инертного газа не только проста, но и более экономична.
В большей части установок с инертными средами, особенно при систематической эксплуатации камер среднего и большого объема, осуществляют многократную циркуляцию загрязненной инертной среды через систему очистки и повторно используют в течение длительного времени. Аппаратура очистки необходима во всех случаях, когда процессы, осуществляемые в камерах, требуют меньшего содержания активных примесей, чем в технических газах.
9 Инертные газы.
257
Давление. При атмосферном давлении в рабочей камере или небольшом вакууме полностью исключаются потери ценного инертного газа. Однако здесь неизбежен некоторый подсос воздуха извне через неплотности конструкции, и это приводит к увеличению объема циркулирующего газа и мощности системы очистки. При избыточном давлении в рабочей камере на-теканне воздуха через неплотности исключается, но возникают расходы, связанные с утечкой инертного газа в атмосферу.
Если к одной системе циркуляции присоединено несколько камер, то во всех случаях, когда это возможно, работают при избыточном давлении, так как при наличии вакуума нарушение плотности в одной камере (например, при разрыве рукавиц) вызовет приток большого количества воздуха в аппаратуру и приведет к загрязнению среды и нарушению режима во всех других камерах. Работа же с радиоактивными и высокотоксичными веществами допускается, только при наличии некоторого вакуума. Таким образом, при выборе рабочего давления должны быть учтены все факторы технологического, конструктивного и экономического характера. Ниже основное внимание уделяется вопросам конструирования и эксплуатации камер, заполненных инертными газами при давлениях, близких к атмосферному.
Камера. В зависимости от требований, предъявляемых к чистоте инертной среды, и качества исходного инертного газа при заполнении рабочей камеры газ подается непосредственно из баллонов или через установку очистки.
При заполнении камеры инертным газом во многих случаях необходимо принять меры для частичного или полного удаления из нее воздуха. Наиболее просто это достигается устройством камеры из резиновых пластин толщиной около 1 мм методом горячей вулканизации. Жесткой делается только передняя панель, на которой монтируются рукавицы, смотровые окна и устройства для внесения в камеру обрабатываемых изделий или материалов. Затем камера откачивается вакуум-насосом. Объем остающегося в складках камеры воздуха относительно невелик, и он удаляется при последующей продувке ее инертным газом [40].
В тех случаях, когда камера жесткая, но стенки достаточно прочны и допускается ее полное или частичное вакуумпрова-нне, понижение давления в камере перед подачей инертного газа может значительно уменьшить его расход. Так, если для заполнения аргоном камеры объемом 1 м3 требуется продувка 5—7 мъ чистого аргона, то после предварительной откачки до остаточного давления 200 мм рт. ст. и последующего заполнения чистым газом содержание примесей составит 26,4%, после второго вакуумироваиия понизится до 7,1%, а после третьего— до 2%. На любой ступени операции вакуумироваиия могут быть прерваны и примеси воздуха окончательно удале-
