Feuchtemessung in Handschuhkästen

Handschuhkästen kamen erstmals während des Zweiten Weltkriegs zum Einsatz, als die Forschung zur Entwicklung von Kernwaffen und der Umgang mit radioaktivem Material intensiviert wurden. In der Folgezeit spielten Handschuhkästen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung neuer Arzneimittel und Impfstoffe, sie wurden von der NASA bei der Analyse von Staub und Gestein aus dem Weltraum verwendet und gehören heute zum Standard in Universitäten, Labors und Fabriken auf der ganzen Welt. 

Was ist eine Handschuhbox?

Eine Handschuhbox ist im Wesentlichen ein abgedichtetes Gehäuse, das mit Handschuhen betreten wird und dem Bediener ein sicheres Arbeiten mit gefährlichen oder reaktiven Materialien ermöglicht. Handschuhkästen werden in der Regel mit Über- oder Unterdruck betrieben, je nach Verwendungszweck. Überdruck wird verwendet, wenn der Prozess vor der äußeren Umgebung geschützt werden muss, d. h. wenn das Gehäuse mit einem Inertgas oder Schutzgas gespült wird. Unterdruck wird verwendet, wenn der Bediener vor Verunreinigungen geschützt werden muss.

Stickstoff, Argon und Helium sind die am häufigsten verwendeten Inertgase. Unabhängig vom Inertgas muss das Vorhandensein von Wasserdampf überwacht werden, um die Atmosphäre in der Handschuhbox aufrechtzuerhalten und um eventuelle Lecks so früh wie möglich zu erkennen. Je nach Art der Anwendung kann das Vorhandensein von Feuchtigkeit zu einer Verringerung der Ausbeute, unerwünschten Reaktionen, einer Beeinträchtigung der Oberfläche oder der strukturellen Integrität von Materialien wie Dünnschichtwafern oder, bei der Verarbeitung von Nukleotiden zur Verwendung in Kalibrierungsinstrumenten, zu einer Abschwächung der radioaktiven Emissionen führen. 

Die meisten Handschuhkästen sind für den Einsatz als eigenständige Einheiten konzipiert. Die Digitalisierung von Industrieprodukten, wie z. B. unser digitaler Messumformer Easidew M12, sowie das Wachstum von Industrie 4.0-Methoden und die Notwendigkeit, Rückverfolgbarkeit und Qualitätsverfahren zu verbessern, führen jedoch zu einer steigenden Nachfrage nach Taupunktsensoren, die an übergeordnete Überwachungssysteme angeschlossen werden können.

Warum Taupunktsensoren für die Feuchtemessung in Inertgasen entscheidend sind

Das Vorhandensein von Feuchtigkeit im Inertgas deutet entweder auf ein Leck in der Atmosphäre oder auf ein Problem mit dem Gasversorgungs- und Druckhaltungssystem hin. Bei einigen Anwendungen kann bereits eine geringe Feuchtigkeitsverunreinigung – bis zu einigen ppm – ausreichen, um die Integrität des Forschungs- oder Produktionsprozesses zu gefährden.   

Eine präzise und kontinuierliche Feuchtemessung unter Verwendung eines modernen Taupunktsensors ist daher von entscheidender Bedeutung. Vielleicht ebenso wichtig ist, dass dieser Sensor in der Handschuhbox richtig platziert ist, um genaue Messwerte zu gewährleisten.   

Eine der Herausforderungen ist der geringe Gasfluss in einer Handschuhbox. Daher ist es am besten, den Taupunktsensor in der Nähe des Auslasses der Handschuhbox zu platzieren, da dort die Strömungsgeschwindigkeit am höchsten ist und ein ausreichender Gasstrom über die Oberfläche des Sensormechanismus erzeugt werden kann, um konsistente Messwerte zu erzeugen. Es ist zu beachten, dass Schwankungen in der Durchflussrate berücksichtigt werden müssen, um das Risiko von Unstimmigkeiten zu minimieren.    

Was sollten OEMs bei der Auswahl eines Taupunktsensors beachten? 

Abgesehen von der Notwendigkeit, Taupunktsensoren oder -transmitter an der besten Stelle zu installieren, um genaue und konsistente Ergebnisse zu gewährleisten, gibt es eine Reihe weiterer Faktoren, die Handschuhfach-OEMs berücksichtigen sollten. 

Die Sensoren müssen korrekt spezifiziert werden, um die Anforderungen von Handschuhkästen für Überdruck und Vakuum zu erfüllen und den Prozessbedingungen zu entsprechen, insbesondere beim Umgang mit aggressiven Materialien oder Gasen. Idealerweise sollten die Sensoren KF40- und KF25-Prozessflansche für eine schnelle, leckagefreie Installation haben. Bei der Konstruktion von Handschuhkästen sollten tote Zonen ohne Gasdurchfluss vermieden werden, um Feuchtigkeitseinschlüsse zu verhindern. Lässt sich eine solche Zone nicht ausschließen, sollte der Feuchtesensor natürlich nicht in diesem Bereich angebracht werden, da er sonst falsche Messwerte liefert. 

Unsere Easidew EA2 Taupunkt-Transmitter bieten analoge und digitale Anschlussmöglichkeiten, sind für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen zertifiziert und lassen sich leicht in zentrale Überwachungs- und Steuerungsplattformen integrieren. Sie ermöglichen die Erfassung kritischer Daten in Echtzeit, um die Qualität, Leistung und Zuverlässigkeit von Forschungs- und Produktionsprozessen zu verbessern. 

Weitere Informationen finden Sie in unserem Beitrag über kritische Messungen in Inert-Handschuhboxen.

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