Правильная эксплуатация вакуумного оборудования

Вакуумные насосы используются в широком спектре лабораторных процедур. К распространенным примерам относятся фильтрация, сушка, дегазация, испарительное покрытие и масс-спектрометрия.

Насосное оборудование должно обслуживаться и эксплуатироваться безопасно, чтобы предотвратить отказы оборудования, взрывы и выброс химических веществ. В этом видеоролике мы расскажем о нескольких распространенных конструкциях насосов, обсудим общие меры предосторожности, которые необходимо соблюдать при настройке вакуумного оборудования, и продемонстрирует безопасность эксплуатации.

Давайте начнем с изучения различных конструкций насосов.

В пластинчато-роторных насосах воздух и другие газы всасываются через входное отверстие ротором. Газы нагнетаются через масляный герметизированный выхлоп, который предотвращает обратный поток, на выход, выходящий из системы. Пластинчато-роторные насосы могут создавать вакуум от десяти до отрицательных трех торр. Эти насосы являются самосмазывающимися, но требуют замены масла и уязвимы к коррозии под действием водяного пара.

В спиральных насосах воздух проходит через входное отверстие между двумя эксцентриковыми спиральными спиральными спиралью, одна из которых неподвижна, а другая вращается по орбите. Это движение сжимает воздух и толкает его к выходному отверстию. Вакуум от десяти до отрицательных двух торр может быть достигнут. Спиральные насосы являются «сухими» механизмами – они не требуют масла или воды, но спирали необходимо периодически заменять по мере их износа. Спиральные насосы и пластинчато-роторные насосы подходят для дистилляции, фильтрации и дегазации.

Водяной аспиратор — это еще один тип насоса, который часто встречается в лабораториях. В этом типе насоса вода поступает через входное отверстие в высокоскоростное сопло, а выходит в виде струи жидкости низкого давления. Газы всасываются через боковое отверстие и нагнетаются к выпускному отверстию. Водяные аспираторы создают вакуум всего 10 мм рт. ст. Хотя они легко подключаются к обычным смесителям для раковины, они требуют большого количества воды. Водяные аспираторы часто используются для сушки и экстракции.

Наконец, турбомолекулярные насосы создают сверхвысокий вакуум. Воздух нагнетается через чередующиеся лопасти статора и турбины, которые прогоняют молекулы газа через выпускное отверстие, соединенное с насосом для черновой очистки. Турбомолекулярные насосы могут производить вакуум от десяти до минус десяти торр, но для этого требуется еще один насос, чтобы сначала понизить давление до 1 торр. Турбомолекулярные насосы используются для электронной микроскопии, выращивания кристаллов и испарительного покрытия.

Теперь, когда вы знакомы с конструкциями, давайте рассмотрим меры индивидуальной защиты и безопасности, которые следует соблюдать перед эксплуатацией этих вакуумных насосов.

По возможности работайте со всем вакуумным оборудованием внутри вытяжного шкафа с опущенной створкой. Наденьте защитные очки и защитный щиток для лица. Они обеспечивают защиту от химикатов и мусора в случае, если стеклянная посуда взорвется под действием вакуума.

Используйте стеклянную посуду и оборудование, рассчитанное на использование с ожидаемым уровнем вакуума. Проверьте стеклянную посуду и трубки на наличие трещин или других дефектов. Неисправное или неподходящее оборудование может легко взорваться под воздействием вакуума. Оберните стеклянную посуду объемом более 250 мл лентой, сеткой или пластиком в качестве дополнительной меры предосторожности против летящего мусора.

Если известно, что процедура приводит к образованию коррозионных паров, выберите насос, который может выдержать эти пары. Убедитесь, что насос чистый и не подвержен коррозии. Для масляных насосов проверяйте уровень масла и периодически меняйте масло.

Убедитесь, что насос выровнен и сбалансирован. Подсоедините выходное отверстие насоса к выпускному патрубку вытяжного шкафа. Надежно разместите трубку внутри вытяжки, чтобы предотвратить выброс химических веществ. Убедитесь, что все трубки не ограничены и что нет утечек, особенно рядом с фланцами.

Теперь, когда вакуумный насос настроен, давайте рассмотрим соображения безопасности во время и после работы насоса.

Подсоедините вход насоса к стеклянной посуде с помощью холодной ловушки. Холодная ловушка представляет собой стеклянную емкость, которая защищает насос путем замораживания летучих органических веществ, эвакуированных из аппарата.

Во время процедуры холодная ловушка погружается в сухой лед или сосуд Дьюара с жидким азотом. Используйте криогенное защитное оборудование при работе с этими охлаждающими жидкостями.

Потенциальную опасность представляет конденсация кислорода в холодной ловушке с образованием взрывоопасного жидкого азота. Чтобы предотвратить его образование, запустите вакуумный насос и вакуумируйте аппарат перед погружением холодной ловушки в жидкий азот. Никогда не позволяйте холодной ловушке контактировать с жидким азотом, если она не находится под вакуумом, и никогда не открывайте вакуумную линию для подачи воздуха с установленной холодной ловушкой.

Регулярно проверяйте холодную ловушку на наличие конденсированных растворителей и жидкого кислорода. При необходимости опорожните холодную ловушку, чтобы предотвратить попадание растворителей в трубку и вакуумный насос. Если виден жидкий кислород, светло-голубая жидкость, прекратите процедуру и обратитесь за помощью, но не останавливайте вакуум и не удаляйте жидкий азот.

После завершения процедуры извлеките холодную ловушку из охлаждающей жидкости, а затем выключите насос. Перед отсоединением холодной ловушки и насоса медленно прокачайте вакуумные линии, чтобы предотвратить резкое повышение давления.

Вы только что посмотрели презентацию JoVE по безопасности в лабораториях для вакуумного оборудования. Теперь вы должны быть знакомы с различными типами вакуумных насосов, их потенциальными опасностями и мерами предосторожности, которые необходимо соблюдать для обеспечения безопасной работы. Как всегда, спасибо за просмотр!