Турбулентно почистване срещу насочено почистване: разбиране на два основни промишлени процеса за почистване

Общ преглед

Турбулентното и насоченото почистване са два често използвани етапа от процеса в съвременните промишлени системи за почистване. Те не са конкуриращи се технологии. Напротив, те имат различни функции и често се комбинират в една и съща система за почистване.

В прости думи, турбулентното почистване осигурява обхvat на широка повърхност, докато целенасоченото почистване концентрира почистващата сила върху труднодостъпни или критични области.

Тази статия обяснява принципите на работа, граничните условия за приложение и логиката на комбиниране на тези два промишлени процеса за почистване, включително почистване чрез вмъкване и почистване чрез запушване с плъгин за вътрешни канали и кухини.

1. Турбулентно почистване: Обхват на цялата работна част

При турбулентното почистване се използва почистваща течност с висок разход, за да се създаде силно турбулентно течение вътре в почистващата камера. Течността се движи в множество нерегулярни посоки и непрекъснато измива повърхностите на работната част.

В сравнение с ламинарното течение турбулентното течение създава по-сложни движения на течността и механично въздействие в множество посоки. Това помага да се отслаби и премахне замърсяването, залепнало за повърхността на работната част.

Как се постига турбулентното почистване?

Турбулентното почистване най-често се осъществява по два начина:

• Системи с високоразходни помпи и дюзи: Високопроточна помпа и специално подредени дюзи създават циркулация на течност в затворена камера за почистване.
• Роботизирано преместване на обработваната част: Роботът премества и завърта обработваната част в различни положения, така че множество повърхности да бъдат изложени на струята за почистване.

Вторият подход се използва често в роботизирани промишлени системи за почистване, особено когато обработваната част има сложна външна геометрия.

Преварите и ограничения

Основното предимство на турбулентното почистване е общото покритие . Докато повърхността е изложена на струята за почистване, тя може да получи механично почистващо действие, дори когато обработваната част има относително сложна форма.

Обаче почистващата сила се разпределя в сравнително голяма област. Това означава, че само турбулентното почистване може да не е достатъчно за:

• Силно прилепнало замърсяване
• Дълбоки отвори
• Сляпи дупки
• Вътрешни маслени канали
• Тесни жлебове
• Други труднодостъпни области

Тези области може да изискват целенасочено почистване.

2. Целенасочено почистване: фокусирано струйно почистване на критични области

Целенасоченото почистване насочва почистващия сопъл към конкретно място върху работната част, например:

• Отвори на пристанища
• Сляпи дупки
• Плодове
• Заваръчни шевове
• Резбовани отвори
• Маслени канали
• Други критични вътрешни елементи

Тъй като струята за почистване е концентрирана в точно определено място, тя може да осигури по-силно локално почистващо действие в сравнение с обща турбулентна струя.

Целенасочено почистване и позициониране

Целенасоченото почистване често се комбинира с технологии за позициониране и затова може да се нарича целенасочено позиционирано чистене .

Процесът обикновено включва:

1. Идентифициране на целевата позиция чрез механично позициониране или позициониране въз основа на визуално наблюдение.
2. Определяне на необходимите координати на дюзата.
3. Преместване на дюзата или робота до целевото местоположение.
4. Прилагане на фокусиран струен поток за почистване върху посочената област.

Например роботизирана система за почистване на цилиндрови глави за шестцилиндров двигател с вътрешно горене може да използва целева почистваща единица за обработка на стотици отделни отвори в цилиндровата глава.

Основното ограничение: времето на цикъл

Целевото почистване осигурява концентрирано почистващо действие, но за всяка цел дюзата трябва да достигне определена позиция.

Следователно, когато броят на точките за почистване нараства, необходимото време на цикъл обикновено също нараства.

Поради тази причина целевото почистване обикновено се прилага за критични области, а не за цялата повърхност на работната част .

3. Как турбулентното и целевото почистване работят заедно

Връзката между двете процеса може да се обобщи по следния начин:

Турбулентното почистване осигурява всеобхватно покритие; насоченото почистване се фокусира върху критичните области.

Типична последователност на процеса е:

Турбулентно почистване → Насочено почистване → Изплакване → Сушене

Турбулентното почистване обикновено се извършва първо, за да се отстрани основната част от замърсяването от цялата повърхност на работната част. След това насоченото почистване се насочва към области, където изискваното ниво на чистота не може да бъде постигнато само чрез общото почистване.

Тази последователност също помага да се предотврати повторното разпространение на замърсяване, отстранено по време на насоченото почистване, върху повърхности, които все още не са подложени на всеобхватно почистване.

При приложения с високо изискване към чистотата често се добавя стъпка на изплакване след насоченото почистване, за да се отстрани остатъчната почистваща течност и суспендирани частици.

Примери за приложение

За кутия на предавката за новоенергийно превозно средство , роботизираната система за почистване под високо налягане може да комбинира турбулентно почистване, насочено почистване и почистване под високо налягане, за да се справи както с външните повърхности, така и с критичните вътрешни области.

За батериен корпус , процесът може да бъде конфигуриран по следния начин:

Почистване чрез пръскане → Роботизирано насочено почистване → Изплакване → Отдухване с въздух → Вакуумно изсушаване

Точната конфигурация на процеса зависи от геометрията на обработвания детайл, типа замърсяване, изискванията за чистота и такта на производството.

4. Две специализирани форми на насочено почистване

Насоченото почистване може да се адаптира към различни вътрешни структури. Два често срещани подхода са почистване чрез вмъкване и почистване чрез запушване с плъгин .

4.1 Почистване чрез вмъкване

Почистването чрез вмъкване премества почистващия дюз във вътрешен канал или отвор, за да се осигури директен почистващ поток.

Тя е особено подходяща за:

• Дълбоки отвори
• Дълги маслени канали
• Вътрешни канали
• Наклонени маслени канали

Например системите за почистване на блоковете на двигателите за търговски автомобили могат да използват вмъкване за почистване на основните маслени канали, докато системите за почистване на колянови валове могат да използват високоналячно вмъкване за почистване на наклонените маслени отвори.

Основната характеристика е, че дюзата физически навлиза в канала, така че струята за почистване може да достигне области, които не могат да бъдат ефективно обработени отвън.

4.2 По метода на запушване и уплътняне

Почистването чрез запушване и уплътняне използва уплътнителен механизъм, за да затвори отвор и да насочи почистващата течност през вътрешна кухина или канал.

Този подход е подходящ за:

• Водни рубашки
• Вътрешни кухини
• Маслени канали
• Големи затворени вътрешни обеми

Например:

• Системите за почистване на картерите на тежки оси могат да използват почистване чрез запушване и уплътняне за вътрешните маслени канали.
• Системите за почистване на цилиндрови глави могат да използват двустационарно почистване чрез запушване и уплътняне за водните рубини.
• Оборудването за почистване на картерите на електродвигатели може да включва почистване чрез запушване и уплътняне за вътрешните маслени канали.

И двата подхода са разширения на целенасоченото почистване за конкретни геометрии на работните части.

Почистването чрез вмъкване обикновено е подходящо за дълги и тесни канали, докато почистването чрез запушване е подходящо за по-големи затворени кухини, където е необходим контролиран циркулиращ поток на течност.

5. Как да изберете правилния процес на почистване

Правилната комбинация от турбулентно и целенасочено почистване трябва да се определи въз основа на структурата на работната част, изискванията за чистота, характеристиките на замърсяването и такта на производството.

5.1 Геометрия на работната част

За компоненти с относително проста геометрия и предимно външно замърсяване може да е достатъчно турбулентното или пръсковото почистване.

За компоненти с дълбоки отвори, слепи отвори, вътрешни кухини или сложни канали обикновено трябва да се разглежда целенасоченото почистване.

5.2 Изисквания за чистота и частици

Колкото по-строги стават изискванията за чистота и размер на частиците, толкова повече внимание може да се насочи към труднодостъпните области.

Може да се наложи целенасочено почистване, почистване чрез вмъкване или почистване чрез запушване с тапа, за да се постигнат зададените критерии за приемане.

5.3 Такт на производството

Броят на целенасочените точки за почистване оказва пряко влияние върху времето на цикъла.

Когато компонентът съдържа голям брой точки за почистване и изискваният такт е кратък, системата може да има нужда от:

• Няколко робота
• Паралелни станции за почистване
• Оптимизирани траектории на дюзите
• Автоматизирано позициониране
• Едновременно обработване на няколко характеристики

5.4 Характеристики на замърсяването

Разхлабената прах и общото повърхностно замърсяване често могат да се отстранят предимно чрез турбулентно или разпръскващо почистване.

По-силно прилепнали замърсявания, стружки от машинна обработка, ядрен пясък, оксидни кори и други трудно премахвани остатъци може да изискват концентрирана почистване под високо налягане в определени места.

Често задавани въпроси

В: Турбулентното почистване е ли същото като ултразвуковото почистване?

Не.

Турбулентното почистване се основава предимно на механичното измиване и ударното въздействие на движещата се почистваща течност за премахване на замърсяванията.

Ултразвуковото почистване се основава на кавитация кавитация, при която се образуват и се срутват микроскопични мехурчета в почистващата течност, което поражда локални механични ефекти.

Двете технологии следователно използват различни механизми за почистване и могат да са подходящи за различни приложения. Турбулентното почистване често се използва за промишлено почистване на големи повърхности, докато ултразвуковото почистване обикновено се прилага за прецизни компоненти, малки части и приложения с много близко разположени елементи.

В: По-целенасоченото почистване винаги ли означава по-добро почистване?

Не.

Увеличаването на броя целеви точки за почистване също увеличава пътя, изминат от дюзата, и времето за обработка. Това може да увеличи цикъла на работа и сложността на системата.

По-практичен подход е първоначално да се използва турбулентно почистване за осигуряване на широко покритие, а след това да се приложи целево почистване само в областите, които изискват допълнителна ефективност при почистването.

Окончателният брой и разположение на целевите точки за почистване трябва да се определят чрез валидация на процеса.

В: Каква е разликата между почистване чрез вмъкване и почистване чрез запушване с плъгин?

Почистване чрез вмъкване поставя дюзата в отвор или канал и насочва потока за почистване по вътрешния канал. Подходящо е за дълги и дълбоки канали.

Почистване чрез запушване с плъгин запушва отвора и принуждава течността за почистване да премине през вътрешна кухина или канал. По-подходящо е за по-големи затворени пространства.

С прости думи:

• Почистване чрез вмъкване: дълги и тесни вътрешни канали
• Почистване чрез запушване с плъгин: по-големи и затворени вътрешни кухини

В: Защо процесът на почистване трябва да следва определена последователност?

Последователността на процеса влияе върху начина, по който замърсяването се премества през системата за почистване.

Често използван принцип е:

Грубо почистване преди финото почистване → Общо почистване преди локализирано почистване → Пochистване преди изплакване → Отстраняване на заострени ръбове преди почистване

Точната последователност все още трябва да се определя според работната част, характеристиките на замърсяването, конфигурацията на оборудването и валидацията на процеса.

Ако локализираното почистване се извърши преди общото почистване, отслабеното замърсяване може да се разпространи отново върху други повърхности. Правилно проектираната последователност помага да се предотврати повторното замърсяване и подобрява общата последователност на процеса.

Заключение

Турбулентното почистване и целенасоченото почистване не трябва да се възприемат като конкуриращи се процеси.

Турбулентното почистване осигурява широко покритие, докато целенасоченото почистване осигурява концентрирано почистващо действие в критичните области.

За сложни автомобилни и промишлени компоненти най-ефективното решение често е комбинация от двата процеса, последвана от изплакване и сушене.

Окончателният проект на процеса трябва да взема предвид:

• Геометрията на обработваната част
• Вътрешни канали и кухини
• Вид замърсяване
• Изисквания за чистота и размер на частиците
• Такт на производството
• Броя на целевите точки за почистване
• Изискваната ефективност на сушенето
• Бъдещата гъвкавост на производството

За приложения, включващи дълбоки маслени канали, слепи отвори, водни рубашки или сложни вътрешни кухини, почистването чрез инжектиране и почистването чрез запушване с тапи могат допълнително да разширят възможностите за почистване на автоматизирана система.

Big Bird Industrial разработва персонализирани промишлени системи за почистване на компоненти за автомобилни трансмисии, компоненти за нови енергийни превозни средства и други прецизни промишлени части, като конфигурацията на процеса се адаптира според конкретните изисквания към работната част и чистотата.