Tlak postřikového čištění: proč jsou 1,0 MPa, 1,5 MPa a 50 MPa tři různé nástroje

Přehled

Stroje na čištění postřikem jsou často specifikovány pouze tlakem čerpadla, a tento údaj se následně porovnává mezi nabídkami, jako by popisoval schopnost čistit. Tak tomu není. Dva stroje s uvedeným stejným tlakem mohou na stejném dílu dosáhnout velmi rozdílných výsledků, protože tlak je jen jednou ze čtyř proměnných, které rozhodují o tom, zda nečistota opustí daný prvek. Ostatními proměnnými jsou průtok, úhel dopadu a doba působení.

Stroj s nižším tlakem, ale správně umístěnými tryskami a dostatečnou filtrací, může překonat stroj s vyšším tlakem, jehož konstrukce vychází z obecné rozvodné lišty. Společnost Big Bird Industrial (dříve Shimada Big Bird Industrial) vyvíjí a vyrábí systémy pro čištění a odstraňování hran z komponent pohonných jednotek automobilů od roku 2001; pásmo hodnot uvedených zde pochází ze specifikací výrobních procesů ověřených proti kritériím přijetí.

1. Tlak není to samé jako čisticí výkon

Tlak na trysce je statický tlak před clonou. To, co odstraňuje třísku, je kinetická energie na povrchu, která závisí současně na hmotnostním průtoku a rychlosti. Rychlost proudění se mění úměrně druhé odmocnině tlaku, takže zdvojnásobení tlaku čerpadla zvýší rychlost pouze přibližně o 41 procent. Pokud je clona zmenšena, aby byl tento tlak udržen, klesne průtok a pokrytí za sekundu se sníží.

Co skutečně řídí tlak na trysce

Tlak řídí pronikání do úzkých prvků a schopnost odstranit přilnavé vrstvy, jako jsou vyschlý chladicí prostředek nebo mazací prostředek pro tažení. Určuje také, jak daleko proud dosáhne, než se rozptýlí do kapek. Nepředstavuje však míru, jakou kontaminovaná kapalina nahrazuje čistou filtrovanou kapalinu – to závisí na průtoku, objemu nádrže a filtrační kapacitě.

Tlakové pásma používaná v průmyslové výrobě

Čistící procesy jsou seskupeny do několika úzkých pásem, přičemž každé pásmo je přiřazeno konkrétnímu úkolu, nikoli třídě strojů. Technické specifikace pro automobilové linky obvykle stanovují tlakové mytí a turbulentní čištění na minimální hodnotě 1,0 MPa a cílené čištění na minimální hodnotě 1,5 MPa.

2. Průtok, počet trysek a doba setrvání

Pokud tlak určuje proniknutí, průtok určuje výměnu. Proud vody, který odtrhne třísku, neprovádí žádnou užitečnou práci, pokud kapalina, která ji unáší, není odstraněna a filtrována ještě před příchodem další součásti. Průtok rovněž určuje, jak rychle se nádrž nasycuje, čímž je krok mytí přímo spojen s krokem filtrace.

Průtok určuje rychlost výměny

Tlak a průtok popisují stejnou čerpadlovou jednotku. Zvýšení tlaku bez zvýšení průtoku znamená, že kapalina se pohybuje rychleji, ale její množství je menší. U turbulentního mytí litin, kde jde o vypláchnutí objemu a ne o dosažení jedné povrchové plochy, je obvykle důležitější údaj průtok.

Počet tryskek je rozhodnutím založeným na geometrii

Celkový průtok je roven počtu tryskek vynásobenému průtokem jedné trysky. Například stanice pro obrobky hlav válců může využívat několik desítek tryskek – například 40 poloh pro specifické otvory a plochy daného odlitku. Počet tryskek není určen dělením plochy součásti plochou pokrytí, ale vychází z výčtu prvků, kterých je třeba dosáhnout – olejových kanálů, otvorů chladicího pláště, závitových otvorů a ploch orientovaných směrem dolů. Proto se rozdělovací blok navržený pro jeden odlitek zpravidla nedá použít pro jiný a proto potřebují smíšené výrobní linky vyměnitelné krabičky tryskek nebo robot, který díl posunuje.

3. Úhel dopadu a vzdálenost od povrchu

Dvě součásti vyčištěné při stejném tlaku a průtoku se mohou přesto lišit, protože úhel a vzdálenost ovlivňují množství energie, která skutečně dopadne na povrch.

Proč kolmé proudy nezasažené

Proudý proud pod úhlem 90 stupňů vyvíjí nejvyšší tlakovou sílu, a pro rovné, volně vystavené plochy je to správné. Stejný proud však nedokáže vyčistit vzdálenou stěnu dutiny, spodní stranu příruby nebo část otvoru za křižujícím průchodem. Tyto polohy jsou proudem stíněny a zvyšování tlaku pouze zvyšuje teplotu ve stínu. Šikmé trysky nebo upínací zařízení, které díl mezi jednotlivými polohami otáčí, dosáhnou toho, co kolmá rozváděcí trubka nedokáže.

Vzdálenost od povrchu a hustota energie

Volný proud se při šíření rozptyluje, takže energie na jednotku plochy klesá přibližně se čtvercem vzdálenosti od povrchu, zatímco rozsah pokrytí roste. Využitelné okno je úzké a určené konkrétní součástí. U prvků, kterých nelze zcela dosáhnout zvenčí, není řešením vyšší tlak, nýbrž jiný způsob dodávky: vložená tryska, uzavírací hlava s těsněním nebo specializovaná trysková skříňka.

4. Přizpůsobení metody konkrétnímu prvku

Jakmile jsou čtyři proměnné chápány jako samostatná rozhodnutí, návrh se stává úlohou zobrazení: pro každou funkci vyberte metodu, která ji skutečně dosáhne.

Turbulentní proud pro objemy

Čištění turbulentním proudem ponoří součást a současně přes všechny povrchy protlačí velké objemy kapaliny. Nezávisí na přímé viditelnosti, což z něj činí účinnou metodu pro složité obrysy, avšak dodává relativně rovnoměrnou střední energii, takže přilnavé vrstvy a slepé dutiny obvykle vyžadují druhou fázi.

Cílené proudy pro identifikované funkce

Cílené čištění umísťuje trysky naproti otvorům a plochám, které mají požadavek na čistotu. Energie se spotřebuje pouze tam, kde je kritérium měřeno, a právě tato fáze obvykle využívá tlaky 1,5 MPa a vyšší. Nákladem je mechanická složka: každá varianta vyžaduje vlastní krabici trysek nebo robot, který dokáže součást natočit.

Uzavření zátkou, je-li funkce uzavřená

Vodní pláště a chladicí kanály jsou uzavřené objemy se zmenšenými otvory. Postřikování v místě otvoru čistí povrch a naplňuje dutinu kontaminovanou kapalinou, která poté pomalu odteká. Uzavření zátkou uzavře otvor hlavou, která nutila proudění skrz vnitřní průchod a přeměňuje nedostupný vnitřek na cestu proudění.

5. Filtrace: Polovina systémového tlaku nestačí

Pod tlakem vystřikovaná kapalina přenáší vše, co zanechala předchozí část procesu. Pokud je filtrační řetěz hrubší než částice, které jsou kritériem měřeny, stroj stále postřikuje čisté díly kontaminací a zvýšený tlak vtlačuje jemné částice hlouběji do konstrukčních prvků, než se stačí odvodnit.

Výrobní linky používají stupňovaný řetězec filtrů místo jediného filtru. U jednoho typu hlavy válce je nejprve použit bubnový filtr s průměrem otvorů 50 mikrometrů, poté separátor vírového typu, dále automatický zpětně proplachovaný filtr s průměrem otvorů 30 mikrometrů a nakonec taškový filtr s průměrem otvorů 10 mikrometrů; fáze s taškovým filtrem je zdvojená, aby bylo možné vyměnit ucpanou tašku bez přerušení výroby. Okruh pro oplachování je filtrován samostatně, protože oplachová voda obsahuje menší množství nečistot a hrubý filtr by zde mohl znovu způsobit kontaminaci ve fázi mytí.

6. Pět konstrukčních chyb, které se projevují jako selhání čistoty

Většina problémů s čištěním postřikem, které se objeví po instalaci, má svůj původ ve špatné konfiguraci, nikoli v čerpadle. Porovnávání strojů pouze podle tlaku odměňuje malé otvory a trestá průtok. Určení počtu tryskek na základě plochy dílu místo podle seznamu požadovaných funkcí vede k mezerám. Umístění všech trysek kolmo k nejbližší povrchu nechává stínované stěny nedotčené. Specifikace filtrace zvykem, nikoli na základě naměřené velikosti částic, způsobuje recirkulaci jemných nečistot. Pokud je sušení považováno za nízkotlakovou doplňkovou činnost, zůstane v slepých otvorech kapalina, která selže při kontrole stejně spolehlivě jako cizí částice.

Každý z těchto nedostatků lze již ve fázi návrhu napravit za nízkou cenu, zatímco po přijímacích zkouškách je oprava drahá. Specifikace, která současně uvádí tlak, průtok, filtraci a metodu odběru vzorků, má vyšší hodnotu než specifikace uvádějící pouze tlak.

Často kladené otázky

Je vyšší tlak trysek vždy lepší?

Ne. Nad rámec požadovaného tlaku přidaný tlak způsobuje zbytečné vynakládání energie, zvyšuje tvorbu mlhy a opotřebení čerpadla a může dokonce znečištění vtlačit do štěrbin. Tlak je třeba volit podle konkrétního prvku, což znamená, že stroj musí umožňovat použití různých tlakových pásem na různých stanicích.

Jaký tlak je potřebný pro čištění olejových kanálů?

Kanály se čistí vloženou tryskou namísto vnějšího proudu, a to tlaky v rozmezí 48 až 50 MPa, protože průchod je nutné sledovat zevnitř. Postříkání vstupu do kanálu zvenčí při jakémkoli tlaku vyčistí pouze vstupní otvor a jiného účinku nemá.

Jak poznám, zda je problémem tlak nebo umístění trysky?

Vezměte si vzorky prvků, u nichž dochází k selhání, nikoli celé součásti jako takové. Pokud se selhání soustřeďují na stínané stěny, dna dutin nebo uzavřené průchody, je příčinou umístění trysky a způsob dopravy čisticí kapaliny. Pokud jsou selhání rovnoměrně rozptýlena po všech površích a korelují s věkem lázně, filtrací a průtokem, je pravděpodobnější, že jde o problém s těmito parametry.

Má tlak vliv na výkon sušení?

Pouze nepřímo. Suchý vzduch pracuje při mnohem nižším tlaku, obvykle 0,2 až 0,4 MPa, protože rozhodující jsou suchost vzduchu, teplota a dosah. Zvyšování tlaku vzduchu bez řešení dosahu pouze přesouvá vodu místo toho, aby ji odstraňovalo.

Závěr

Tlak, průtok, úhel dopadu a vzdálenost od povrchu jsou čtyři samostatná rozhodnutí, a specifikace, která zahrnuje pouze první z nich, je neúplná. Užitečným způsobem, jak číst nabídku, je položit si otázku, jakou funkci každý tlakový rozsah plní, kolik tryskek je pro něj vyhrazeno a jaká stupeň filtrace chrání dodávanou kapalinu.

Stroj, který přizpůsobí metodu konkrétnímu prvku, obvykle vyžaduje nižší provozní náklady než stroj, který kompenzuje špatné dodávání vysokým tlakem. Tento rozdíl se projeví při přijímací zkoušce, kdy naměřený výsledek buď splňuje kritérium uvedené ve specifikaci, nebo jej nesplňuje.