ПЕРЧАТОЧНЫЙ БОКС

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящая полезная модель относится к перчаточным боксам, и в особенности к перчаточным боксам, оснащенным областью, защищающей их от утечек, которые принадлежат к технической области систем перчаточных боксов.
ПРЕДПОСЫЛКИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
В процессе научно-исследовательской деятельности и производства некоторые материалы проявляют чувствительность к одному конкретному или нескольким активным элементам воздуха, таким как кислород, влага, углекислый газ и т.д. и поэтому такие исследования и производство должны проходить в герметически закрытом пространстве, наполненном инертным газом. С другой стороны, некоторые материалы, которые могут быть вредными для операторов, если допустить их прямое воздействие, должны обрабатываться в герметизированной среде. Перчаточный бокс, который может быть сделан из металла или пластика, является типичным примером подобного устройства, включающий главный корпус бокса с множеством отверстий, оснащенный смотровым окном, предкамерой, перчаточными обоймами и т.д. Операторы работают с материалами и устройствами внутри корпуса бокса посредством перчаток, а предкамера используется для переноса материалов и устройств внутрь перчаточного бокса и их извлечения.
У существующих перчаточных боксов имеются проблемы с утечкой, и удерживать соответствующее содержание примесей (таких как влага, кислород) внутри перчаточного бокса на уровне менее чем 1 ppm (миллионной доли) представляется сложным, даже если перчаточный бокс наполнен газом высокой чистоты. Во время использования перчаточного бокса содержание влаги и кислорода будет постепенно увеличиваться, что делает содержание влаги и кислорода внутри перчаточного бокса гораздо выше, чем требуется.
В частности, существуют три следующие основные причины, по которым может расти содержание влаги и кислорода:
1) Воздух может проникать в перчаточный бокс через мельчайшие зазоры. Промежуточную поверхность между главным корпусом бокса и смотровым окном и между перчаткой и перчаточной обоймой обычно герметизируют резиновыми кольцами уплотнения, а вокруг колец уплотнения всегда существуют мельчайшие зазоры.
2) Содержащиеся в воздухе кислород и влага могут проникать в перчаточный бокс через перчатку или кольца уплотнения. Перчатка и кольца уплотнения являются резиновыми изделиями, воздух может медленно проникать в перчаточный бокс через резиновую перчатку и резиновые кольца уплотнения.
3) Когда материалы и устройства переносят из внешней среды в перчаточный бокс, вместе с ними внутрь также попадает небольшое количество влаги и кислорода. Все материалы могут адсорбировать кислород и влагу. Даже хотя эти материалы были вакуумированы в предкамере перед тем, как быть перенесенными в перчаточный бокс, как показано на фиг.1, удаление остатков влаги и кислорода в этих материалах с помощью только откачки происходит очень медленно, и после того, как материалы перенесут в перчаточный бокс, влага и кислород будут постепенно высвобождаться.
На данный момент для того, чтобы поддерживать соответствующее содержание таких загрязняющих примесей, как кислород и влага на уровне менее чем 1 ppm, перчаточные боксы обычно снабжают циркуляционной системой очистки. Как показано на фиг.1, система включает воздуходувку 2 и колонку очистки 3. Колонка очистки 3 наполнена материалами, удерживающими кислород и влагу. Газ, содержащий примеси, продувают через очистительные материалы воздуходувкой 2, и кислород с влагой задерживаются в колонке. Затем очищенный газ возвращается в перчаточный бокс. Постоянная циркуляция подобного рода будет понижать соответствующее содержание кислорода и влаги до уровня равновесия, т.е. до уровня, при котором скорость попадания кислорода и влаги в перчаточный бокс равна скорости их удаления системой очистки. Таким образом, чистота газа внутри перчаточного бокса определяется скоростью утечки перчаточного бокса и эффективностью системы очистки. Коротко говоря, в системах перчаточных боксов используются две ключевые технологии: герметизация и очистка газа.
В настоящее время технологией герметизации, используемой для перчаточных боксов, является традиционная технология герметизации. Как показано на фиг.2, между двумя уплотняемыми поверхностями имеется один слой уплотнительного материала (такого как кольцо уплотнения 5, лента уплотнения или герметик). С внутренней стороны уплотнительного материала находится газ ультравысокой чистоты, с внешней стороны уплотнительного материала находится воздух. Воздух содержит концентрацию кислорода более чем 200000 ppm и способен легко проникать в перчаточный бокс через мельчайшие зазоры, оказывая большое влияние на чистоту газа внутри бокса.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Целью данной полезной модели является обеспечить перчаточный бокс, с помощью которого можно решить вышеупомянутые проблемы, существующие в уровне техники.
Цель данной полезной модели достигается посредством следующего технического решения:
Перчаточный бокс включает главный корпус бокса, смотровое окно, расположенное на главном корпусе бокса, перчаточные обоймы, установленные на смотровом окне, боковые панели, прикрепленные к главному корпусу бокса, и предкамеру, установленную на боковой панели; главный корпус бокса, боковая панель, перчаточные обоймы и предкамера имеют контактные поверхности для контакта с кольцами уплотнения, отличающийся тем, что, по меньшей мере, на одной из пяти промежуточных поверхностей, а именно, между главным корпусом бокса и смотровым окном, между главным корпусом бокса и боковой панелью, между смотровым окном и перчаточной обоймой, между перчаточной обоймой и перчаткой, между боковой панелью и предкамерой, образована область, защищающая от утечек.
Предпочтительно, чтобы на какой-либо из контактных поверхностей была отводная канавка, а кольцо уплотнения устанавливалось поверх отводной и так чтобы между отводной канавкой и кольцом уплотнения образовывалось область, защищающая от утечек.
Предпочтительно, чтобы на какой-либо из контактных поверхностей была отводная канавка, и в кольце уплотнения была соответствующая отводная канавка, так чтобы между отводными канавками образовывалась область, защищающая от утечек.
Предпочтительно, чтобы кольцо уплотнения имело канавку на каждой из его двух контактных сторон, так чтобы после установки кольца уплотнения между канавками и контактными поверхностями образовывались две области, защищающие от утечек.
Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, два кольца уплотнения применялись соответственно на контактных поверхностях, так чтобы между кольцами уплотнения образовывалась область, защищающая от утечек.
Предпочтительно, чтобы внутри области, защищающей от утечек, создавался вакуум.
Предпочтительно, чтобы область, защищающая от утечек, наполнялась потоком газа высокой чистоты или газообразного вещества, безвредным для материалов внутри перчаточного бокса и безвредным для оператора снаружи перчаточного бокса.
Главные существенные признаки и значительный прогресс настоящей полезной модели заключаются в следующем: При выполнении перчаточного бокса согласно настоящей полезной модели между главным корпусом бокса и смотровым окном, или между главным корпусом бокса и боковой панелью, или между смотровым окном и перчаточной обоймой, или между перчаточной обоймой и перчаткой, или между боковой панелью и предкамерой может быть образована область, защищающая от утечек, чтобы обеспечить чистоту в рабочей зоне перчаточного бокса и эффективно воспрепятствовать попаданию внутрь внешних загрязняющих примесей, из-за наличия зазоров, так чтобы примесь влаги удерживалась на уровне менее чем 1 ppm, примесь кислорода удерживалась на уровне менее чем 1 ppm, и поддерживался данный уровень чистоты газа. С другой стороны, при выполнении перчаточного бокса согласно настоящей полезной модели, возможная ввиду существования зазоров утечка вредных веществ, находящихся внутри перчаточного бокса, будет пресечена, чтобы предотвратить загрязнение окружающей среды снаружи перчаточного бокса. Настоящая полезная модель проста в выполнении и привносит улучшения в данную область техники.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Цель, преимущества и признаки настоящей полезной модели станут ясны из представленного ниже описания предпочтительных иллюстративных вариантов осуществления на основании прилагаемых графических материалов. Эти варианты осуществления являются типичными примерами технических решений полезной модели, но будет очевидно, что можно прибегать к заменам и вариациям, не выходя за пределы сущности и объема полезной модели, как определено в формуле. В прилагаемых графических материалах:
Фиг.1 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий структуру существующего перчаточного бокса;
Фиг.2 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий технологию герметизации существующего перчаточного бокса;
Фиг.3 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий сборку главного корпуса бокса и смотрового окна по варианту осуществления 1 настоящей полезной модели;
Фиг.4 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий сборку главного корпуса бокса и смотрового окна по варианту осуществления 2 настоящей полезной модели;
Фиг.5 представляет собой вид сбоку, иллюстрирующий сборку главного корпуса бокса и смотрового окна;
Фиг.6 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий кольцо уплотнения, имеющее канавки на каждой из двух своих контактных сторон;
Фиг.7 и фиг.8 представляют собой схематические виды, иллюстрирующие сборку главного корпуса бокса и смотрового окна по варианту осуществления 3 настоящей полезной модели;
Фиг.9 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий сборку главного корпуса бокса и смотрового окна по варианту осуществления 4 настоящей полезной модели.
Элементы графических материалов обозначены следующим образом:
1. предкамера
2. воздуходувка
3. колонка очистки
4. область, защищающая от утечек
5. кольцо уплотнения
6. сквозное отверстие
7. разделитель
8. смотровое окно
9. внутренняя кромка главного корпуса бокса
10. крепежная планка
11. винт
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Как показано на фиг.3-8, перчаточный бокс включает ключевые компоненты: главный корпус бокса, смотровое окно, расположенное на главном корпусе бокса, перчаточные обоймы на смотровом окне, боковые панели и предкамеру. Главный корпус бокса, боковая панель, перчаточные обоймы и предкамера имеют контактные поверхности, герметизированные кольцами уплотнения 5. При этом, по меньшей мере, на одной из пяти промежуточных поверхностей, а именно, между главным корпусом бокса и смотровым окном, между главным корпусом бокса и боковой панелью, между смотровым окном и перчаточной обоймой, между перчаточной обоймой и перчаткой, между боковой панелью и предкамерой, образована область 4, защищающая от утечек.
В частности, на какой-либо из контактных поверхностей создана отводная канавка, кольцо уплотнения 5 установлено поверх отводной канавки, так чтобы между отводной канавкой и кольцом уплотнения 5 образовывалась область 4, защищающая от утечек. Альтернативно, чтобы увеличить область 4, защищающую от утечек, отводная канавка создана на контактной поверхности, при этом кольцо уплотнения 5 также имеет соответствующую отводную канавку, так чтобы между двумя отводными канавками образовывалась область 4, защищающая от утечек. Или же кольцо уплотнения 5 имеет канавку на каждой из его двух контактных сторон, так чтобы после установки кольца уплотнения 5 между канавками и контактными поверхностями образовывались две области 4, защищающие от утечек, чтобы с большей надежностью обеспечить эффект защиты. Альтернативно, по меньшей мере, два кольца уплотнения 5 применяются соответственно на контактной поверхности, так чтобы между кольцами уплотнения 5 образовывалась область 4, защищающая от утечек.
Чтобы еще больше усилить эффект защиты области 4, защищающей от утечек, в области 4, защищающей от утечек, создается вакуум. Альтернативно, область 4, защищающую от утечек, наполняют газом высокой чистоты, при этом нагнетается постоянное течение газа высокой чистоты внутри области 4, защищающей от утечек.
Вариант осуществления 1
Как показано на фиг.3 и фиг.5, на периферии отверстия главного корпуса бокса имеется внутренняя кромка 9, и на внутренней кромке 9 расположено два концентрических круговых кольца уплотнения 5, смотровое окно 8 установлено поверх колец уплотнения 5. Два кольца уплотнения 5 вместе с внутренней кромкой 9 и смотровым коном 8 образуют область 4, защищающую от утечек. В частности, смотровое окно 8 сделано из стекла или пластика и надежно прикреплено по периферии к главному корпусу бокса крепежной планкой 10 и винтами 11. Подобным образом область 4, защищающая от утечек, может быть образована между главным корпусом бокса и боковой панелью, или между смотровым окном и перчаточной обоймой, или между боковой панелью и предкамерой. Конечно, соединение между главным корпусом бокса и боковой панелью и соединение между боковой панелью и предкамерой можно реализовать путем сварки, как делается традиционно, получив в результате эффект относительно плотной герметизации.
Как показано на фиг.3, чтобы с большей надежностью обеспечить достаточную защиту от утечек при использовании перчаточного бокса, сквозное отверстие 6 выходит в область 4, защищающую от утечек. Сквозное отверстие 6 соединено с вакуумным насосом, чтобы создавать вакуум в области 4, защищающей от утечек, и откачивать возможные загрязняющие примеси, попадающие в область 4, защищающую от утечек, с целью предотвращения дальнейшего проникания загрязняющих примесей внутрь перчаточного бокса.
Вариант осуществления 2
Как показано на фиг.4 и фиг.5, на периферии отверстия главного корпуса бокса имеется внутренняя кромка 9, и на внутренней кромке 9 расположено два концентрических круговых кольца уплотнения 5, смотровое окно 8 установлено поверх колец уплотнения 5. Два кольца уплотнения 5 вместе с внутренней кромкой 9 и смотровым коном 8 образуют область 4, защищающую от утечек. В частности, смотровое окно 8 сделано из стекла или пластика и надежно прикреплено по периферии к главному корпусу бокса крепежной планкой 10 и винтами 11. Подобным образом область 4, защищающая от утечек, может быть образована между главным корпусом бокса и боковой панелью, или между смотровым окном и перчаточной обоймой, или между боковой панелью и предкамерой.
Как показано на фиг.4, чтобы с большей надежностью обеспечить эффект защиты от утечек области защищающей от утечек при использовании перчаточного бокса, два сквозных отверстия 6 выводятся в область 4, защищающую от утечек, при этом два сквозных отверстия отделены разделителем 7. Более того, одно из сквозных отверстий 6 соединено с источником газа высокой чистоты, чтобы продувать область 4, защищающую от утечек. Благодаря перегородке, которую создает разделитель 7, газ высокой чистоты полностью заполняет область 4, защищающую от утечек, и вынужден течь равномерно.
Вариант осуществления 3
Как показано на фиг.7, в главном корпусе бокса, промежуточная поверхность которого герметизирована кольцом уплотнения 5, имеется отводная канавка, так чтобы между отводной канавкой и кольцом уплотнения 5 образовывалась область 4, защищающая от утечек. Далее, чтобы создать область, защищающую от утечек, на других промежуточных поверхностях главного корпуса бокса, на контактных поверхностях главного корпуса бокса и боковой панели, герметизированных кольцами уплотнения 5, также имеются отводные канавки, так чтобы между отводной канавкой и кольцом уплотнения 5 образовывалась область 4, защищающая бокс от утечек. На поверхности перчаточной обоймы, контактирующей с установленной в ней перчаткой, также может иметься отводная канавка, так чтобы между отводной канавкой и перчаткой образовывалась область 4, защищающая от утечек. Если предкамера и боковая панель перчаточного бокса не соединены путем традиционной сварки, на контактных поверхностях боковой панели и предкамеры, герметизированных кольцами уплотнения 5, также могут иметься отводные канавки, так чтобы между отводной канавкой и кольцом уплотнения 5 образовывалась область 4, защищающая от утечек.
Альтернативно, как показано на фиг.8, отводная канавка располагается на смотровом окне 8, а область 4, защищающая от утечек, может образовываться между отводной канавкой и кольцом уплотнения 5.
Вариант осуществления 4
Как показано на фиг.9, на контактных поверхностях главного корпуса бокса и смотрового окна 8, герметизированных кольцом уплотнения 5, имеется, соответственно, отводная канавка, также в кольце уплотнения 5 имеется соответствующая отводная канавка, таким образом, что область 4, защищающая от утечек, образовывается между отводными канавками. Сборка других частей перчаточного бокса производится так же, как в варианте осуществления 3, и нет необходимости подробно описывать это здесь.
Из приведенного выше описания на основании прилагаемых графических материалов ясно, что: При выполнении перчаточного бокса согласно настоящей полезной модели между главным корпусом бокса и смотровым окном 8, или между главным корпусом бокса и боковой панелью, или между смотровым окном 8 и перчаточной обоймой, или между перчаточной обоймой и перчаткой, или между боковой панелью и предкамерой может быть образована область, защищающая от утечек, чтобы обеспечить чистоту в рабочей зоне перчаточного бокса и эффективно воспрепятствовать попаданию в бокс внешних загрязняющих примесей из-за существования в нем зазоров, так чтобы примесь влаги удерживалась на уровне менее чем 1 ppm, и примесь кислорода удерживалась на уровне менее чем 1 ppm.