Что такое перчаточный бокс
Бокс — это камера из нержавеющей стали или акрила со смотровым окном и перчаточными портами. В порты вмонтированы длинные перчатки, через которые оператор работает внутри. Материал заносят и выносят через шлюз — малую камеру с двумя дверями, чтобы не нарушать среду в основном объёме. Среду поддерживают по-разному: продувкой инертным газом, откачкой или замкнутым контуром с очисткой газа.
Какие бывают перчаточные боксы
| Тип | Как держит среду | Уровень | Серия KADAMM |
|---|---|---|---|
| С очисткой газа | газ циркулирует через колонну, которая поглощает влагу и кислород | H₂O и O₂ ниже 0,1 ppm | ПБО |
| Вакуумный | камеру откачивают до −0,1 МПа и заполняют инертным газом | определяется циклами и чистотой газа | ПБВ |
| Акриловый | продувка инертным газом, в исполнении Н — осушающий модуль | ±1000 Па, 1–10% RH в исполнении Н | ПБА |
Бокс с системой газоочистки
Самый строгий вариант. Газ — азот, аргон или гелий чистотой от 99,999% — ходит по замкнутому контуру через колонну очистки, которая поглощает влагу и кислород и регенерируется смесью с 5–10% водорода. Анализаторы непрерывно показывают содержание O₂ и H₂O с точностью ±0,1 ppm. Газа такой бокс расходует на порядок меньше продувочного, а уровень держит недоступный продувке. У KADAMM это серия ПБО: четыре размера камеры, от компактного МИНИ 780×650×700 мм до камеры на четыре порта 2640×950×2100 мм, по заказу — фильтрация HEPA или ULPA, холодильник −35 °C, шлюз с нагревом до 200 °C.
Вакуумный перчаточный бокс
Камера из нержавеющей стали SUS 304 толщиной 3 мм выдерживает разрежение до −0,1 МПа. Воздух удаляют не долгой продувкой, а циклами «откачка — заполнение», и газа уходит меньше. Разрежение ещё и само по себе работает: снимает адсорбированную влагу и растворённые газы. Серия ПБВ — три размера камеры и три схемы шлюза: без шлюза, со шлюзом и с вакуумом в камере и шлюзе.
Акриловый перчаточный бокс
Прозрачная камера из акрила 6 или 10 мм, обзор со всех сторон. Работает при небольшом перепаде давления, откачивают только шлюз. Серия ПБА — семь размеров от 300×400×500 до 1200×800×700 мм; исполнение Н с осушающим модулем держит 1–10% или 10–40% RH — по сути, перчаточный бокс и шкаф сухого хранения в одном корпусе. Подходит для учебных задач, сборки мелких узлов и работы с гигроскопичными материалами.
Чем различаются бокс и азотный шкаф.
Как устроен бокс: шлюз, перчатки, порты
- Шлюз. Материал кладут в шлюз, откачивают и заполняют газом и только потом открывают внутрь. Пропущенный цикл шлюза портит среду во всей камере. При десятках передач за смену вакуумный шлюз тормозит работу — тогда ставят атмосферный с продувкой.
- Перчаточные порты. Диаметр порта у ПБО — 220 мм, кольцевое уплотнение. Число портов определяют не размером камеры, а числом рук внутри: на двухпортовом боксе вдвоём не поработать.
- Окно. Закалённое стекло 8–10 мм или поликарбонат 10 мм; над окном — светодиодная подсветка.
- Вводы. Резервные фланцы KF25 позволяют дооснастить бокс позже, не переделывая корпус.
Перчатки для перчаточного бокса
Перчатки — расходная деталь, и от них зависит вся среда: один прокол сводит на нет работу системы очистки, а обнаруживается по росту показаний анализатора. Материал подбирают под среду и работу:
| Материал | Особенности |
|---|---|
| Бутилкаучук | низкая газопроницаемость — стандарт для инертной атмосферы |
| Латекс | тонкая работа руками, но выше проницаемость; комплект ПБВ — латекс 600 мм |
| Нитрил, неопрен | стойкость к ряду растворителей и масел |
| Гипалон и комбинированные | стойкость к окислителям и истиранию |
Перчатки осматривают перед каждой сменой, меняют по состоянию, а не по графику: материал стареет от растворителей, механических нагрузок и просто со временем.
Азотный шкаф: чем он отличается
Азотный шкаф сухого хранения — это шкаф, в котором воздух вытесняет азот, а клапан отсекает подачу по уставке. Изделие в нём хранится: дверь открыли, взяли, закрыли — среда на это время нарушилась и потом восстановилась. Работать руками внутри нельзя, контроля кислорода в ppm нет. Зато объём — от 115 до 1428 л, и обслуживать нечего. Подробно — в статье азотный шкаф сухого хранения.
| Азотный шкаф | Перчаточный бокс | |
|---|---|---|
| Что делают внутри | хранят | работают руками |
| Среда при доступе | нарушается, пока открыта дверь | не нарушается: передача через шлюз |
| Уровень O₂ и H₂O | ограничен чистотой газа, без контроля в ppm | ниже 0,1 ppm в боксе с очисткой |
| Объём | 115–1428 л под запас | камера под процесс |
| Эксплуатация | без обучения | обучение, перчатки, газ, обслуживание очистки |
Когда хватит азотного шкафа
- задача — сохранить, а не обработать: операции идут снаружи;
- вредит кислород, но короткий контакт с воздухом при выемке допустим — серебрение, лужение, открытые кристаллы;
- нужен объём для номенклатуры, которую в бокс не поставить;
- нет персонала, обученного работе с инертной средой.
Когда нужен именно бокс
- материал разлагается или загорается на воздухе за секунды — металлоорганика, щелочные металлы;
- операции руками внутри среды — взвешивание, сборка, разборка, отбор проб;
- нужен контроль кислорода и влаги в ppm и протокол герметичности: скорость утечки ниже 0,001 об.%/ч;
- сборка аккумуляторов — разбор в статье бокс для сборки аккумуляторов.
Часто нужны оба. Типичная схема на производстве: бокс для операций и азотный шкаф для запаса материалов и готовых изделий. Это не взаимозаменяемые покупки.
Можно ли сделать перчаточный бокс своими руками
Самодельный бокс из пластикового ящика и перчаток даёт укрытие от пыли, но не инертную среду: без измеренной герметичности, шлюза и анализатора неизвестно, что внутри. Для учебных задач это допустимо, для работы с литием и металлоорганикой — нет.
Как выбрать перчаточный бокс: чек-лист
- Что вредит материалу — влага, кислород или оба? Кислород убирают только инертным газом под контролем анализатора.
- Нужен ли уровень в ppm? Если да — бокс с системой очистки газа.
- Можно ли откачивать материал? Порошки, пористые образцы и упаковку с газом под вакуум не ставят.
- Как часто передают материал? От этого зависит тип шлюза.
- Сколько человек работает одновременно? Это число пар перчаточных портов.
- Какое оборудование будет внутри? Весы, пресс, мешалка, холодильник — их размеры задают камеру.
- Есть ли растворители? Тогда нужен адсорбер паров, иначе они отравят колонну очистки.
- Нужна ли чистота по частицам? Тогда фильтрация HEPA или ULPA.
Обслуживание бокса с газоочисткой
- Регенерация колонны — по мере насыщения, автоматически, смесью газа с 5–10% водорода; вариант с двумя колоннами работает без пауз.
- Анализаторы кислорода и влаги проверяют по регламенту; нужна ли поверка, зависит от того, как используются их показания.
- Перчатки осматривают перед каждой сменой, меняют по состоянию.
- Вакуумный насос — контроль масла и замена фильтра масляного тумана.
- Между сменами бокс оставляют закрытым под газом: выходить на режим с нуля дольше и дороже.
Перчаточные боксы и шкафы KADAMM
| Среда | H₂O и O₂ < 0,1 ppm |
| Размеры | 4 |
Особенности
- Газоочистка
- Анализаторы
- HEPA по заказу
| Вакуум | −0,1 МПа |
| Корпус | SUS 304 |
Особенности
- 3 схемы шлюза
- Вводы KF25
- 3 размера
| Размеры | 7 |
| Акрил | 6 / 10 мм |
Особенности
- Прозрачная камера
- Исполнение Н
- Вакуумный шлюз
| Объём | 435 л |
| Исполнение | Н — азот |
Особенности
- Хранение запаса
- ESD
- 2 секции