Atmosfera modificata
I forni a camera per utilizzo in vuoto GLO, LHT, HTK, HBO, HTBL e V-L sono dotati di un sistema di controllo completo del gas inerte. A seconda delle dimensioni e della temperatura massima, sono disponibili controlli semi-automatici con misuratori di portata o controlli completamente automatizzati tramite un PLC con touchscreen e misuratori di portata massica.
Tutti i forni a camera per utilizzo in vuoto sono dotati di un controllo del gas inerte. In opzione sono disponibili controlli gas aggiuntivi.
Tutti i forni a camera per utilizzo in vuoto vuoto sono disponibili con l'intera gamma di pompe opzionali per vuoto, come le pompe rotative, le pompe per vuoto Roots, le pompe di diffusione e le pompe turbo. In alcuni casi è obbligatoria una pompa per vuoto per un utilizzo sicuro del forno.
Tutti i forni a camera per utilizzo in vuoto possono essere modificati per funzionare in sicurezza con H2, CO, CO2, H2S, H2O, CH4 or C2H4.
In linea di principio, un forno a camera per utilizzo in vuoto con gas reattivi è completamente automatizzato e dotato di:
Le quattro diverse tecnologie di pompe a vuoto descritte di seguito possono raggiungere diversi livelli di vuoto. Il loro livello di vuoto finale può essere determinato con un metodo di prova standard definito dallo standard PNEUROP dove la flangia di connessione è bloccata e viene misurata la pressione sulla flangia chiusa della pompa. Una volta che queste pompe sono collegate a un forno, una serie di fattori influenza il livello di vuoto finale e il tempo in cui può essere ottenuto. Tali fattori possono includere: i materiali introdotti dal cliente, la pulizia, il tasso di desorbimento delle superfici interne, il degassamento dal campione o da altri elementi introdotti nella camera e il tasso di perdita del forno a vuoto.
Il tasso di perdita del forno è definito e misurato da Carbolite Gero. Tutti i sigilli sono scelti con cura per fornire i tassi di desorbimento più bassi possibili. I dispositivi di aspirazione vengono puliti prima del montaggio. Ciò che non può essere controllato è il degassamento dal campione del cliente, la pulizia in laboratorio o l'umidità dell'aria ambiente. Tuttavia, Carbolite Gero progetta i propri sistemi di aspirazione in modo tale che, per le condizioni pulite, fredde, asciutte e vuote all'interno del forno, il vuoto di lavoro specificato venga raggiunto in un tempo definito dal cliente. Inoltre, un forno ad alto vuoto deve sempre essere spurgato con gas inerte. Il tempo di apertura del forno dovrebbe essere ridotto al minimo per ridurre l'effetto di contaminazione prodotto dall'aria ambiente che viene introdotta.
La pompa turbomolecolare è costituita da statori tra più rotori ad alta velocità. La velocità di rotazione è di oltre 90.000 giri al minuto. A queste velocità, il rotore si trova nell'intervallo della velocità delle particelle consentendo al gas di essere spinto attraverso la pompa. Se combinato con una pompa di pre-vuoto, il livello di vuoto raggiungibile si posiziona nell'intervallo di vuoto elevato o migliore. Le pompe turbomolecolari sono le pompe più convenienti e utilizzate di frequente per il funzionamento ad alto e altissimo vuoto. La purezza atmosferica molto elevata della camera del forno si ottiene poiché la pompa rimuove facilmente particelle pesanti e lente, come gli idrocarburi, e mantiene alte velocità necessarie per evacuare particelle leggere e in rapido movimento.
Le pompe a diffusione non contengono parti mobili. Il principio di funzionamento si basa sul movimento rapido e verso il basso del vapore d'olio per rimuovere le molecole d'aria nella pompa di pre-vuoto. Nella parte inferiore della pompa, l'olio viene riscaldato ed evaporato per generare il vapore d'olio necessario per questo processo. Il vapore d'olio viaggia verso l'alto ed è guidato di nuovo verso il basso attraverso le valvole di nebulizzazione. Un alto vuoto può essere ottenuto con una velocità di pompaggio molto elevata; tuttavia, alcune molecole di olio rimarranno nella camera del forno.
La pompa Roots è adatta per il trattamento termico nella gamma del vuoto fine. La camera del vuoto della pompa non è lubrificata ed è composta da due tappi che ruotano l'uno contro l'altro. I tappi sono fabbricati in modo molto preciso. Vi è uno spazio estremamente ridotto tra i tappi e le pareti della camera del vuoto della pompa. E' necessaria una pompa di pre-vuoto per l'utilizzo della pompa Roots.
La pompa per ruoto rotativa è una pompa di pre-vuoto ed è la pompa più utilizzata. Sono disponibili pompe rotative a singolo o doppio stadio. La pompa viene utilizzata per l'evacuazione diretta della pressione atmosferica e ha una velocità di rotazione di circa 1500 giri al minuto tramite un tappo radiale mobile. La camera a vuoto della pompa è lubrificata con olio. Un vuoto approssimativo può essere raggiunto dalla pompa a doppio stadio.
Su richiesta, è possibile configurare speciali sistemi di vuoto, ad es. con l'utilizzo di gas reattivi specificando pompe senza lubrificazione o lubrificazione speciale. Per applicazioni speciali, è possibile fornire pompe a membrana, crio pompe, pompe ioniche e altre pompe.
La pressione parziale permette di avere un flusso di gas definito ad una pressione di vuoto definita all'interno del forno. Per la pressione parziale è necessario l'utilizzo di un PLC Siemens con regolatore di flusso di massa e una valvola regolabile di uscita del gas.
Il flusso e la pressione del gas in entrata possono essere regolati dall'operatore tramite il PLC. Un controller di flusso di massa controlla il flusso di gas. Una valvola pneumatica davanti alla pompa per vuoto rotativa a doppio stadio si apre e si chiude in modo tale da mantenere la pressione di vuoto richiesta all'interno del forno. La pressione può essere impostata tra 10 e 1000 mbar. A richiesta è possibile utilizzare altre pompe per il controllo parziale della pressione con conseguente riduzione della pressione durante il flusso del gas. Solitamente le pompe per vuoto rotative singole o doppie sono utilizzate per il controllo parziale della pressione del gas.
Disegno schematico della disposizione a pressione parziale in un forno automatico. Il software regola l'angolo di apertura della valvola a sfera a comando pneumatico in modo tale che la pressione misurata dal vacuometro sia mantenuta durante il processo di trattamento termico. In questo modo la pressione del vuoto, così come il flusso di gas, possono essere regolati individualmente dall'operatore tramite il PLC.
Sono disponibili diverse soluzioni di postcombustori per la maggior parte dei forni. Per i forni a camera per utilizzo in vuoto il trattamento più sicuro dei gas di scarico è il postcombustore attivo con fiamma a metano o propano. Consigliamo un tubo di uscita del gas riscaldato tra il forno e il postcombustore per evitare la condensazione dei gas di combustione o di pirolisi. Con questo concetto, è necessario un minimo sistema di scarico, il che si presenta come una soluzione conveniente per la produzione.
Per i forni non a tenuta di gas e i forni a camera l'uso di atmosfere modificate è limitato. Spurgando il gas inerte nella camera tramite un ingresso del gas opzionale, l'atmosfera all'interno del forno non raggiunge bassi valori di ossigeno.
Sulla gamma di forni HTMA standard fino a 700°C, il livello di ossigeno può essere ridotto a 50 ppm. I forni presentano una camera interna saldata a tenuta di gas, due valvole a spillo con flussometri e una valvola di non ritorno come valvola di uscita del gas.
Sono disponibili storte metalliche a tenuta stagna per forni a camera standard CWF e GPC fino a 1150°C e con pressione atmosferica. La storta metallica è sigillata da una porta isolata removibile con apertura frontale. I collegamenti di entrata e uscita del gas sono facilmente accessibili nella parte anteriore. Sono possibili livelli di ossigeno fino a 30 ppm. La storta e il forno devono essere ordinati insieme poiché il forno viene progettato e modificato per consentirne l'uso con e senza la storta.
La storta metallica ha un coperchio rimovibile poco profondo che si inserisce in una tenuta di sabbia sopra una base profonda ed è disponibile per forni standard CWF e GPC. I collegamenti di ingresso / uscita gas montati frontalmente si estendono attraverso le fessure nella porta del forno. La storta e il forno devono essere ordinati insieme poiché il forno viene modificato per consentirne l'uso con e senza la storta.
Piastrelle in carburo di silicio sono state montate su questo forno standard per proteggere gli elementi riscaldanti dal degassamento dei campioni.
Soggetto a modifiche tecniche ed errori
