Speciální atmosféra a ultra vysoké vakuum
Standardní vakuové komorové pece GLO, LHT, HTK, HBO, HTBL a V-L jsou standardně vybaveny plně řízenou atmosférou inertního plynu. V závislosti na velikosti a maximální teplotě jsou k dispozici poloautomatické ovládací prvky s průtokoměry nebo plně automatické ovládací prvky pomocí PLC s dotykovým displejem a hmotnostními průtokoměry.
Všechny vakuové komorové pece jsou standardně vybaveny jedním regulátorem inertního plynu. Volitelně lze objednat další regulátory.
Všechny vakuové komorové pece jsou k dispozici s celou řadou volitelných vakuových čerpadel, jako jsou lopatkové čerpadla, pístová čerpadla, difúzní čerpadla a turbo čerpadla. V některých případech je použití vakuového čerpadla povinné z důvodu bezpečnosti.
Všechny vakuové komorové pece lze modifikovat tak, aby bezpečně fungovaly s plyny H2, CO, CO2, H2S, H2O, CH4 nebo C2H4.
Vakuová komorová pec pro použití s reaktivními plyny je v zásadě plně automatizovaná a vybavená následujícími zařízeními:
Čtyři různé technologie vakuových čerpadel popsané níže mohou dosáhnout různých úrovní vakua. Konečná hladina vakua může být stanovena standardní zkušební metodou definovanou normou PNEUROP, kde je přírubová spojka vyprázdněna; tlak na uzavřené přírubě čerpadla se měří. Jakmile jsou tato čerpadla připojena k systému pece, několik faktorů ovlivní konečné vakuum a čas, kdy ho bylo dosaženo, včetně následujících: materiál, vložený zákazníkem; čistota; desorpční křivka vnitřních povrchů; odplynění ze vzorků a jiných položek vložených do komory a míra úniku z vakuové pece.
Míru úniku z pece nebo sušárny definuje a měří společnost Carbolite Gero. Všechna těsnění jsou pečlivě vybírána tak, aby poskytovala nejnižší možnou míru desorpce. Vakuová zařízení se před montáží vyčistí. To, co nelze zkontrolovat, je odplynění zákazníkova vzorku, čistota v laboratoři nebo vlhkost okolního vzduchu. Carbolite Gero však navrhuje své vakuové systémy tak, že pro čisté, studené, suché a prázdné prostředí uvnitř pece, je dosaženo specifikovaného pracovního vakua v době definované zákazníkem. Dále musí být vysokotlaká pec vždy propláchnuta inertním plynem. Délka otevření pece by měla být omezena na minimum, aby se snížil efekt znečištění ovzduší.
Turbomolekulární čerpadlo se skládá ze statorů mezi několika vysokorychlostními rotory. Otáčky jsou vyšší než 90 000 otáček za minutu. Při těchto rychlostech se rotor pohybuje v rozmezí rychlosti částic umožňujícího tlačení plynu přes čerpadlo. Při kombinaci s předvakuovým čerpadlem je dosažené vakuum v rozsahu vysokého vakua nebo lepší. Turbomolekulární čerpadla jsou nejvhodnější a nejčastěji používané čerpadla pro vysoké a ultravysoké vakuum. Velmi vysoká atmosférická čistota komory pece je dosažena díky tomu, že čerpadlo snadno odstraňuje těžké, pomalé částice jako jsou uhlovodíky a udržuje vysokou rychlost potřebnou k evakuaci lehkých, rychle s pohybujících částic.
Olejová difúzní čerpadla neobsahují žádné pohyblivé části. Pracovní princip je založen na rychlém, dolu směřujícím pohybu olejové páry, aby se odstranily molekuly vzduchu do předvakuového čerpadla. Ve spodní části čerpadla se zahřívá olej a vytvoří se olejová pára požadovaná pro tento proces. Olejová pára se pohybuje směrem nahoru a je opět vedena směrem dolů přes rozstřikovací ventily. Vysoké vakuum lze dosáhnout s velmi vysokou rychlostí čerpání; avšak v komoře pece zůstává několik molekul oleje.
Pístová čerpadla jsou vhodná pro tepelné zpracování v oblasti jemného vakua. Vakuová komora čerpadla není namazaná a skládá se ze dvou pístů, které rotují proti sobě. Písty jsou vyrobeny velmi precizně a s extrémně malou mezerou mezi písty a stěnami komory vakuového čerpadla. Pro použití pístového čerpadla je třeba použít předvakuové čerpadlo.
Lopatkové čerpadlo je předvakuové čerpadlo a je nejčastěji používaným čerpadlem. K dispozici jsou jednostupňová a dvoustupňová lopatková čerpadla. Čerpadlo se používá pro přímou evakuaci atmosférického tlaku a má rotační rychlost přibližně 1500 otáček za minutu přes radiální, pohyblivý píst. Vakuová komora je mazána olejem. Dvoustupňové čerpadlo může dosáhnout hrubého vakua.
Na požádání mohou být konfigurovány speciální vakuové systémy např. pokud mají být použity reaktivní plyny, čerpadla bez lubrikace nebo speciální lubrikace je nutné specifikovat. Pro speciální aplikace mohou být dodána membránová čerpadla, kryopumpy, iontová čerpadla a další čerpadla.
Definice částečného tlaku je mít definovaný průtok plynu při definovaném tlaku vakua uvnitř pece. Pro částečný tlak je povinný Siemens PLC s regulátorem hmotnostního průtoku a nastavitelným výtokovým ventilem.
Přiváděný průtok plynu a tlak může obsluha nastavit pomocí PLC. Regulátor hmotnostního průtoku řídí tok plynu. Pneumatický ventil před dvoustupňovým lopatkovým čerpadlem se otevírá a zavírá tak, aby udržoval požadovaný vakuový tlak uvnitř pece. Tlak může být nastaven mezi 10 a 1000 mbar. Na přání lze pro částečný tlak použít jiné čerpadla, což vede k nižšímu tlaku během průtoku plynu. Pro řízení částečného tlaku se obvykle používají jednostupňová nebo dvoustupňová lopatková čerpadla.
Schematické znázornění uspořádání částečného tlaku v automatické peci. Software nastavuje úhel otevření pneumatického kulového kohoutu tak, aby tlak měřený vakuovým měřidlem byl udržován během procesu tepelného zpracování. Tímto způsobem může obsluha pomocí PLC nastavit vakuový tlak a také průtok plynu.
Pro většinu pecí je k dispozici několik řešení pro zpětné spalování. Pro vakuové komorové pece je nejbezpečnější úpravou výfukových plynů aktivní spalovací zařízení s plamenem metanu nebo propanu. Doporučujeme ohřívanou odtokovou trubku s plynem mezi pecí a zpětným spalovačem, aby nedošlo ke kondenzaci spalovacích nebo pyrolýzních plynů. Díky této koncepci je nutný jen minimální servis výfukového systému, což je vhodné řešení pro výrobu.
Pro neplynotěsné a komorové pece je použití modifikovaných atmosfér omezené. Při čištění inertním plynem do komory prostřednictvím volitelného přívodu plynu atmosféra uvnitř pece nedosáhne nízkých hodnot kyslíku. Ve standardní řadě pecí HTMA až do 700 °C může být hladina kyslíku snížena na 50 ppm. Pece jsou opatřeny plynotěsnou, plně svařovanou vnitřní komorou, dvěma jehlovými ventily s průtokoměry a zpětným ventilem jako odtokovým ventilem pro plyn. Až do 1150 °C, v atmosférickém tlaku, jsou k dispozici plynové kovové retorty pro standardní komorové pece CWF a GPC. Kovová retorta je utěsněna odnímatelnými předními dveřmi s odizolovaným otvorem. Plynový přívod a odvod je snadno přístupný zepředu. Dosažitelné jsou úrovně kyslíku do 30 ppm. Retorta a pec musí být objednány společně, protože pec je upravena tak, aby mohla být použita s a bez retorty.
Kovová retorta má mělké odnímatelné víko, které se nachází v pískovém těsnění na horní straně hluboké základny a je k dispozici pro standardní pece typu CWF a GPC. Přední montované vstupní / výstupní přípojky plynu procházejí otvory ve dveřích pece. Retort a pec musí být objednány společně, protože pec je upravena tak, aby mohla být použita s a bez retorty.
Do této standardní pece byly namontovány dlaždice z karbidu křemíku, které chrání topné elementy při odplyňování vzorků.
Výhrady k technickému řešení a nedostatkům
