Sprayrengøringstryk: Hvorfor 1,0 MPa, 1,5 MPa og 50 MPa er tre forskellige værktøjer

Oversigt

Sprayrengøringsmaskiner angives ofte kun ud fra pumpepres, og dette tal sammenlignes derefter på tværs af tilbud, som om det beskrev det rengøringsmæssige kapacitet. Det gør det ikke. To maskiner med samme trykangivelse kan give meget forskellige resultater på samme arbejdsemne, fordi tryk kun er én af fire variable, der afgør, om forurening fjernes fra en komponent. De øvrige er strømningshastighed, indfaldsvinkel og opholdstid.

En lavtryksmaskine med korrekt placerede dyser og tilstrækkelig filtrering kan yde bedre end en højtryksmaskine, der er bygget omkring en generisk manifold. Big Bird Industrial (tidligere Shimada Big Bird Industrial) har produceret rengørings- og afgrædningssystemer til bilindustriens drivaksler siden 2001, og de bånd, der behandles her, stammer fra produktionspræciseringer, der er målt i forhold til godkendelseskriterier.

1. Tryk er ikke det samme som rengøringskraft

Dystryk er det statiske tryk før en åbning. Det, der fjerner en spåner, er kinetisk energi på overfladen, hvilket afhænger af både massestrøm og hastighed. Strålehastigheden stiger med kvadratroden af trykket, så at fordoble pumpepresset øger hastigheden med kun omkring 41 procent. Hvis åbningen formindskes for at opretholde dette tryk, falder strømmen, og dækningen pr. sekund falder.

Hvad dysstryk faktisk styrer

Tryk styrer gennemtrængning i smalle detaljer samt evnen til at løfte fastsiddende film som tørret kølevæske eller trækolje. Det bestemmer også, hvor langt en stråle bevæger sig, før den spreder sig i dråber. Det, som tryk ikke styrer, er den hastighed, hvormed forurenet væske erstattes af filtreret væske – dette afhænger af strømningshastigheden, tankens volumen og filtreringskapaciteten.

De trykbånd, der anvendes i produktionen

Produktionsrensning grupperes omkring et lille antal trykintervaller, hvor hvert interval er knyttet til en opgave frem for en maskinklasse. Specifikationer for bilproduktionslinjer kræver typisk spray- og turbulent rensning på mindst 1,0 MPa samt målrettet rensning på mindst 1,5 MPa.

2. Strømningshastighed, dyseantal og opholdstid

Hvis trykket fastsætter gennemtrængningen, så fastsætter strømningshastigheden udskiftningen. En stråle, der løfter en spåner, udfører intet nyttigt arbejde, medmindre væsken, der bærer den, fjernes og filtreres, før næste emne ankommer. Strømningshastigheden afgør også, hvor hurtigt en tank når mætning, hvilket forbinder rengøringsfasen direkte med filtreringsfasen.

Strømningshastigheden fastsætter udskiftningshastigheden

Tryk og strømningshastighed beskriver den samme pumpe. At øge trykket uden at øge strømningshastigheden betyder, at væsken bevæger sig hurtigere, men mindre af den ankommer. Ved turbulent rengøring af støbeemner, hvor opgaven er at skylle en volumen frem for at nå én overflade, er strømningshastigheden normalt det vigtigste mål.

Dysernes antal er en geometrisk beslutning

Den samlede strømning er antallet af dyser ganget med strømningen pr. dyse. En cylinderhovedstation kan f.eks. bruge flere dusin dyser, såsom 40 positioner, der betjener de specifikke huller og flader på denne støbning. Antallet er ikke overfladeareal divideret med dækningsområde; det fremkommer ved at opregne de funktioner, der skal nås – oliekanaler, vandkappeåbninger, gevindede huller og nedadrettede overflader. Derfor kan en manifold, der er bygget til én støbning, sjældent overføres til en anden, og derfor kræver blandede produktionslinjer udskiftelige dysebokse eller en robot, der justerer delens position.

3. Påvirkningsvinkel og afstand

To dele, der rengøres ved identisk tryk og strømning, kan alligevel give forskellige resultater, fordi vinklen og afstanden ændrer den mængde energi, der faktisk når frem.

Hvorfor lodrette stråler mislykkes

En jet i 90 grader leverer den højeste påvirkningstryk, og for flade, udsatte overflader er det korrekt. Den samme jet kan ikke rense den fjerne væg i en lomme, undersiden af en flange eller et boringstykke bag en skærende passage. Disse positioner skygger for jetten, og at øge trykket opvarmer kun skyggen. Vinklede dyser eller en fastgørelse, der roterer dele mellem positioner, når det, som en lodret manifold ikke kan nå.

Afstand til mål og energitæthed

En fri jet spreder sig, mens den bevæger sig, så energien pr. arealenhed falder cirka med kvadratet på afstanden til mål, mens dækningen vokser. Det brugbare interval er smalt og bestemt af funktionen. For funktioner, der slet ikke kan nås udefra, er svaret ikke mere tryk, men en anden leveringsmetode: en indsat lanse, en pluggende hoveddel eller en dedikeret dyseboks.

4. At matche metoden til funktionen

Når de fire variable forstås som separate beslutninger, bliver design til et afbildningsproblem: For hver funktion vælges den metode, der faktisk opnår den.

Turbulent strømning for volumener

Turbulent strømningsrensning nedsænker arbejdsemnet og bevæger store mængder væske på én gang over alle overflader. Den er ikke afhængig af sigtelinje, hvilket gør den effektiv ved komplekse omridser, men den leverer en relativt jævn, moderat energi, så fasthæftede film og blinde hulrum kræver normalt en anden fase.

Målrettede stråler til identificerede funktioner

Målrettet rensning placerer dyser modsat de huller og flader, der har et rengøringskrav. Den bruger energi kun dér, hvor kriteriet måles, og det er den fase, hvor tryk på 1,5 MPa og derover normalt anvendes. Omkostningen er mekanisk: Hver variant kræver sin egen dyseboks eller en robot, der kan indstille emnet.

Stikproppning, når funktionen er lukket

Vandjaketter og kølekanaler er indkapslede rum med små åbninger. Sprayning ved åbningen renser overfladen og fylder hulrummet med forurenet væske, som derefter løber langsomt ud.

5. Filtrering: Halvdelen af systemtrykket kan ikke løse problemet

En trykjet leverer væske, og væsken medfører alt det, som den foregående del har efterladt. Hvis filtreringskæden er grovere end partiklerne, som kriteriet måler, fortsætter maskinen med at sprøjte forurening tilbage på rene dele, og ekstra tryk presser fine partikler dybere ind i detaljerne, inden de løber ud.

Produktionslinjerne bruger en trinvis kæde i stedet for et enkelt filter. En bestemt cylindertop-specifikation anvender først et tromlefilter på 50 mikrometer, derefter en vortexseparator, derefter et automatisk tilbagespulende filter på 30 mikrometer og endelig et posefilter på 10 mikrometer, hvor posestadiet er duplikeret, så en tilstoppet pose kan udskiftes uden at standse produktionen. Skylkekredsløbet filtreres separat, fordi skyllevandet indeholder en lettere belastning, og et grovere filter her ville genindføre forurening fra vaskestadiet.

6. Fem designfejl, der viser sig som renhedsfejl

De fleste problemer med sprayrengøring, der opdages efter installation, kan spores tilbage til konfigurationen snarere end til pumpe. At sammenligne maskiner udelukkende på tryk belønner små åbninger og straffer flow. At dimensionere antallet af dyser ud fra overfladeareal i stedet for en funktionsliste efterlader huller. At montere alle dyser vinkelret på den nærmeste overflade efterlader skyggebelagte vægge urengjorte. At specificere filtrering ud fra vaner i stedet for målte partikelstørrelser får fine partikler til at cirkulere igen. At behandle tørring som en lavtryks-eftertanke efterlader væske i blinde huller, hvilket fejler en kontrol lige så sikkert som et brudt stykke.

Hver af disse fejl er billig at rette i tegningsfasen, men dyr at rette efter godkendelsestesten. En specifikation, der angiver tryk, flow, filtrering og prøvetagningsmetode samlet, er mere værdifuld end en specifikation, der kun angiver det første.

Ofte stillede spørgsmål

Er højere dystryk altid bedre?

Nej. Ud over den trykbånd, som funktionen kræver, tilføjer ekstra tryk energi, hvor det ikke er nødvendigt, øger tågen og pumpeuslæb samt kan drive forurening ind i sprækker. Trykket skal vælges pr. funktion, hvilket betyder, at maskinen skal kunne håndtere forskellige trykbånd på forskellige stationer.

Hvilket tryk er nødvendigt til rengøring af oliekanaler?

Kanaler rengøres med en indsat lans i stedet for en ekstern stråle ved tryk i området 48–50 MPa, fordi passage skal følges indefra. At sprøjte kanalåbningen udefra ved et hvilket som helst tryk renser kun indgangen og intet andet.

Hvordan kan jeg afgøre, om det er tryk eller dyseplacering, der er problemet?

Udtagn prøver af de funktioner, der mislykkes, frem for af hele emnet. Hvis fejl koncentrerer sig om skyggebelagte vægge, lommebunde eller indesluttede passage, skyldes det placering og leveringsmetode. Hvis fejl er fordelt på alle overflader og korrelere med badets alder, filtring og strømning, er det mere sandsynligt, at det skyldes disse faktorer.

Påvirker tryk tørreperformance?

Kun indirekte. Lufttørring foregår ved et langt lavere trykområde, typisk 0,2–0,4 MPa, fordi det afgørende er luftens tørhed, temperatur og rækkevidde. At øge lufttrykket uden at forbedre rækkevidden flytter blot vandet rundt i stedet for at fjerne det.

Konklusion

Tryk, strømningshastighed, påvirkningsvinkel og afstand til overfladen er fire adskilte parametre, og en specifikation, der kun omfatter den første, er ufuldstændig. Den nyttige måde at læse et tilbud på er at spørge, hvilken funktion hvert trykområde tjener, hvor mange dyser der er dedikeret til det pågældende område, og hvilken filtreringsstadium beskytter den væske, der leveres.

En maskine, der tilpasser metoden til den pågældende funktion, koster normalt mindre at drive end en maskine, der kompenserer for dårlig væskefordeling ved hjælp af øget tryk. Denne forskel bliver tydelig ved godkendelsestesten, hvor det målte resultat enten opfylder kriteriet, der er specificeret, eller ikke gør det.