Bez ohledu na to, jak je surový kov vyroben do trubky nebo trubky, výrobní proces zanechává na povrchu značné množství zbytkového materiálu.Tváření a svařování na válcovací stolici, tažení na rýsovacím stole nebo použití stožáru nebo extrudéru s následným procesem řezání na délku může způsobit, že se povrch trubky nebo trubky pokryje tukem a může se ucpat nečistotami.Mezi běžné nečistoty, které je třeba odstranit z vnitřních a vnějších povrchů, patří maziva na olejové a vodní bázi z tažení a řezání, kovové úlomky z operací řezání a prach a nečistoty z továrny.
Typické metody čištění vnitřního potrubí a vzduchovodů, ať už pomocí vodných roztoků nebo rozpouštědel, jsou podobné těm, které se používají pro čištění venkovních povrchů.Patří mezi ně proplachování, ucpávání a ultrazvuková kavitace.Všechny tyto metody jsou účinné a používají se již desítky let.
Každý proces má samozřejmě omezení a tyto metody čištění nejsou výjimkou.Proplachování obvykle vyžaduje ruční rozdělovač a ztrácí svou účinnost, když se rychlost proplachovací kapaliny snižuje, když se kapalina přibližuje k povrchu potrubí (efekt mezní vrstvy) (viz obrázek 1).Balení funguje dobře, ale je velmi pracné a nepraktické pro velmi malé průměry, jaké se používají v lékařských aplikacích (subkutánní nebo luminální trubice).Ultrazvuková energie je účinná při čištění vnějších povrchů, ale nemůže proniknout tvrdými povrchy a obtížně se dostává do vnitřku potrubí, zvláště když je produkt svázán.Další nevýhodou je, že ultrazvuková energie může způsobit poškození povrchu.Zvukové bubliny jsou vyčištěny kavitací, přičemž se u povrchu uvolňuje velké množství energie.
Alternativou k těmto procesům je vakuová cyklická nukleace (VCN), která způsobuje, že bubliny plynu rostou a kolabují, aby se pohybovala kapalina.Na rozdíl od ultrazvukového procesu v zásadě nehrozí poškození kovových povrchů.
VCN používá vzduchové bubliny k míchání a odstraňování kapaliny z vnitřku potrubí.Jedná se o ponorný proces, který funguje ve vakuu a lze jej použít s kapalinami na bázi vody i rozpouštědel.
Funguje na stejném principu, jako když se voda v hrnci začne vařit, tvoří se bublinky.Zejména v dobře používaných květináčích se na určitých místech tvoří první bublinky.Pečlivá kontrola těchto oblastí často odhalí drsnost nebo jiné povrchové nedokonalosti v těchto oblastech.Právě v těchto oblastech je povrch pánve ve větším kontaktu s daným objemem kapaliny.Navíc, protože tyto oblasti nejsou vystaveny přirozenému konvektivnímu chlazení, mohou se snadno tvořit vzduchové bubliny.
Při přenosu tepla varem se teplo přenáší do kapaliny, aby se její teplota zvýšila na bod varu.Po dosažení bodu varu přestane teplota stoupat;přidáním dalšího tepla vzniká pára, zpočátku ve formě parních bublin.Při rychlém zahřátí se veškerá kapalina na povrchu změní na páru, což je známé jako filmový var.
Zde je to, co se stane, když přivedete hrnec s vodou k varu: nejprve se na určitých místech na povrchu hrnce vytvoří vzduchové bubliny a poté, jak se voda míchá a míchá, se voda rychle odpaří z povrchu.V blízkosti povrchu je to neviditelná pára;když se pára z kontaktu s okolním vzduchem ochladí, kondenzuje na vodní páru, která je jasně viditelná, když se tvoří nad hrncem.
Každý ví, že k tomu dojde při teplotě 212 stupňů Fahrenheita (100 stupňů Celsia), ale to není vše.To se děje při této teplotě a standardním atmosférickém tlaku, který je 14,7 liber na čtvereční palec (PSI [1 bar]).Jinými slovy, v den, kdy je tlak vzduchu na hladině moře 14,7 psi, je bod varu vody na hladině moře 212 stupňů Fahrenheita;ve stejný den v horách ve výšce 5 000 stop v této oblasti je atmosférický tlak 12,2 liber na čtvereční palec, kde by voda měla bod varu 203 stupňů Fahrenheita.
Namísto zvýšení teploty kapaliny na její bod varu proces VCN snižuje tlak v komoře na bod varu kapaliny při teplotě okolí.Podobně jako u přenosu tepla varem, když tlak dosáhne bodu varu, teplota a tlak zůstávají konstantní.Tento tlak se nazývá tlak páry.Když je vnitřní povrch trubky nebo trubky naplněn párou, vnější povrch doplňuje páru nezbytnou k udržení tlaku páry v komoře.
Ačkoli přenos tepla varem je příkladem principu VCN, proces VCN funguje obráceně k varu.
Selektivní proces čištění.Generování bublin je selektivní proces zaměřený na vyčištění určitých oblastí.Odstranění veškerého vzduchu snižuje atmosférický tlak na 0 psi, což je tlak páry, což způsobuje tvorbu páry na povrchu.Rostoucí vzduchové bubliny vytlačují kapalinu z povrchu trubice nebo trysky.Když se vakuum uvolní, komora se vrátí na atmosférický tlak a je propláchnuta, čerstvá kapalina naplní trubici pro další vakuový cyklus.Cykly vakua/tlaku jsou obvykle nastaveny na 1 až 3 sekundy a lze je nastavit na libovolný počet cyklů v závislosti na velikosti a znečištění obrobku.
Výhodou tohoto procesu je, že čistí povrch potrubí počínaje kontaminovanou oblastí.Jak pára roste, kapalina je vytlačována na povrch trubice a zrychluje se, čímž se na stěnách trubice vytváří silné vlnění.Největší vzrušení nastává u stěn, kde roste pára.Tento proces v podstatě narušuje mezní vrstvu a udržuje kapalinu blízko povrchu s vysokým chemickým potenciálem.Na Obr.2 ukazuje dva procesní kroky s použitím 0,1% vodného roztoku povrchově aktivní látky.
Aby se pára vytvořila, musí se na pevném povrchu tvořit bublinky.To znamená, že proces čištění jde z povrchu do kapaliny.Neméně důležité je, že nukleace bublin začíná malými bublinkami, které se spojují na povrchu a nakonec vytvářejí stabilní bubliny.Nukleace proto upřednostňuje oblasti s velkým povrchem nad objemem kapaliny, jako jsou trubky a vnitřní průměry trubek.
Vzhledem ke konkávnímu zakřivení trubky se uvnitř trubky pravděpodobněji tvoří pára.Vzhledem k tomu, že vzduchové bubliny se snadno tvoří na vnitřním průměru, pára se tvoří nejprve tam a dostatečně rychle, aby typicky vytlačila 70 % až 80 % kapaliny.Kapalina na povrchu na vrcholu vakuové fáze je téměř 100% pára, což napodobuje filmový var při přenosu tepla varem.
Proces nukleace je použitelný pro rovné, zakřivené nebo kroucené produkty téměř libovolné délky nebo konfigurace.
Najděte skryté úspory.Vodní systémy využívající VCN mohou výrazně snížit náklady.Protože proces udržuje vysoké koncentrace chemikálií díky silnějšímu promíchání blízko povrchu zkumavky (viz obrázek 1), nejsou pro usnadnění chemické difúze vyžadovány vysoké koncentrace chemikálií.Rychlejší zpracování a čištění má také za následek vyšší produktivitu daného stroje, čímž se zvyšuje cena zařízení.
A konečně, procesy VCN založené na vodě i na rozpouštědle mohou zvýšit produktivitu sušením ve vakuu.To nevyžaduje žádné další vybavení, je to jen součást procesu.
Díky konstrukci uzavřené komory a tepelné flexibilitě lze systém VCN konfigurovat různými způsoby.
Proces vakuového cyklu nukleace se používá k čištění tubulárních součástí různých velikostí a aplikací, jako jsou lékařské přístroje s malým průměrem (vlevo) a rádiové vlnovody s velkým průměrem (vpravo).
U systémů na bázi rozpouštědel lze kromě VCN použít i jiné metody čištění, jako je pára a sprej.V některých unikátních aplikacích lze pro zlepšení VCN přidat ultrazvukový systém.Při použití rozpouštědel je proces VCN podporován procesem vakua-vakuum (neboli airless), který byl poprvé patentován v roce 1991. Proces omezuje emise a použití rozpouštědel na 97 % nebo více.Tento proces byl uznán Agenturou pro ochranu životního prostředí a kalifornským District of South Coast Air Quality Management pro jeho účinnost při omezování expozice a používání.
Rozpouštědlové systémy využívající VCN jsou nákladově efektivní, protože každý systém je schopen vakuové destilace, což maximalizuje regeneraci rozpouštědla.To snižuje nákup rozpouštědel a likvidaci odpadu.Tento proces sám o sobě prodlužuje životnost rozpouštědla;rychlost rozkladu rozpouštědla se snižuje se snižující se provozní teplotou.
Tyto systémy jsou vhodné pro následnou úpravu, jako je pasivace kyselými roztoky nebo sterilizace peroxidem vodíku nebo jinými chemikáliemi, pokud je to požadováno.Povrchová aktivita procesu VCN činí tyto úpravy rychlými a nákladově efektivními a lze je kombinovat ve stejném designu zařízení.
Doposud stroje VCN zpracovávaly v terénu trubky o průměru 0,25 mm a trubky s poměrem průměru k tloušťce stěny větším než 1000:1.V laboratorních studiích byl VCN účinný při odstraňování vnitřních kontaminantových spirál o délce až 1 metr a průměru 0,08 mm;v praxi dokázal vyčistit průchozí otvory až do průměru 0,15 mm.
Dr. Donald Gray is President of Vacuum Processing Systems and JP Schuttert oversees sales, PO Box 822, East Greenwich, RI 02818, 401-397-8578, contact@vacuumprocessingsystems.com.
Dr. Donald Gray is President of Vacuum Processing Systems and JP Schuttert oversees sales, PO Box 822, East Greenwich, RI 02818, 401-397-8578, contact@vacuumprocessingsystems.com.
Tube & Pipe Journal byl zahájen v roce 1990 jako první časopis věnovaný průmyslu kovových trubek.Dnes zůstává jedinou průmyslovou publikací v Severní Americe a stala se nejdůvěryhodnějším zdrojem informací pro odborníky na hadičky.
Nyní je k dispozici plný digitální přístup k FABRICATOR, který poskytuje snadný přístup k cenným průmyslovým zdrojům.
Nyní je k dispozici plně digitální přístup k The Tube & Pipe Journal, který poskytuje snadný přístup k cenným průmyslovým zdrojům.
Užijte si plný digitální přístup k STAMPING Journal, časopisu o trhu s lisováním kovů s nejnovějšími technologickými pokroky, osvědčenými postupy a novinkami v oboru.
Nyní je k dispozici plný přístup k digitální edici The Fabricator en Español, která poskytuje snadný přístup k cenným průmyslovým zdrojům.
Svářečský instruktor a umělec Sean Flottmann se připojil k podcastu The Fabricator na veletrhu FABTECH 2022 v Atlantě k živému chatu…
Čas odeslání: 13. ledna 2023