Onderzoek en ontwikkeling

de sonische tweefasesproeier

Kan de functionaliteit van spuitmonden voor het aanbrengen van oplosmiddelen in het productieproces van gelijmde randen nog worden verbeterd? Met name zouden een verbeterd voorspellend onderhoud (Predictive Maintenance) en gedeeltelijke automatisering wenselijk zijn. Met dit doel voor ogen ontwikkelt FSGSchäferGmbH in nauwe samenwerking met de Fachhochschule Münster nieuwe spuitmondontwerpen en karakteriseert het bedrijf de prestaties ervan in gedetailleerde laboratoriumtests en praktijkgerichte metingen.

Naar de productdetails

sonische tweefasige spuitmond

voor een minimaal VOS-verbruik

Op basis van dit onderzoek is een sonische tweefasige spuitmond ontwikkeld die zich kenmerkt door zijn efficiëntie en het verbruik van organische chemicaliën (VOS) tot een minimum beperkt. Met name – en dit is een novum in de industrie – kan de massastroom van de oplosmiddelfase worden geregeld via de werkdruk van de persluchtfase, waarbij de snelheid van het fasenmengsel in de spuitmond sonisch is. Eerdere generaties van dergelijke hogedruksproeiers in de meest uiteenlopende uitvoeringen zijn weliswaar op grote schaal in de handel verkrijgbaar en worden al decennialang in de dagelijkse productie van de meubelindustrie toegepast, maar vaak wordt er volgens het principe ‘meer is beter’ te werk gegaan, zonder dat het proces operationeel is geoptimaliseerd. Hoewel het verbruik van oplosmiddelen over het algemeen economisch gezien verwaarloosbaar is, vragen nieuwe richtlijnen voor het industriële gebruik van organische chemicaliën en hogere kwaliteitseisen aan moderne interieurinrichtingen om een andere benadering. De nieuwe sonische tweefasensproeier voldoet hieraan.

geoptimaliseerde spuitmondgeometrie

beperkt de hoeveelheid oplosmiddel tot een minimum

De spuitmondgeometrie van de nieuwe sonische tweefasige spuitmond kon met behulp van deze parameters worden geoptimaliseerd, zodat de hoeveelheid oplosmiddel tot het voor de productie noodzakelijke minimum is teruggebracht. Dit is een doorslaggevend voordeel van het nieuwe ontwerp om te voldoen aan toekomstige, strengere wettelijke richtlijnen. Bovendien kon worden aangetoond dat de massastroom van de oplosmiddelfase kan worden geregeld via de werkdruk van de persluchtfase. Hierdoor is voor dergelijke spuitmondtypes het gebruik van sensortechnologie denkbaar om de component individueel en geautomatiseerd te regelen. Het verkregen inzicht in de stromingsfysica in de spuitmond en de straalkegel vormt tevens een noodzakelijke basis voor de op lange termijn te verwachten overstap naar oplosmiddelen op waterbasis en het volledig vermijden van VOS.

Technologiecampus van de Hogeschool Münster in Steinfurt

Gezamenlijk ontwikkeld op de technologiecampus Steinfurt

De ontwikkeling en efficiëntieanalyse van het innovatieve straalpijpontwerp werden uitgevoerd door een multidisciplinair onderzoeksteam in het kader van een door de deelstaat Noordrijn-Westfalen gesubsidieerd samenwerkingsproject op de Technologiecampus Steinfurt van de Hogeschool Münster. Hierbij werd gebruikgemaakt van de modernste meettechnieken, zoals laser- en sonospectroscopie, en van wetenschappelijke benaderingen uit het fundamenteel onderzoek. Opnames van het geluidsspectrum van het straalgeluid van de spuitmond met ultrasone microfoons maakten niet-invasieve snelheidsmetingen van de persluchtfase mogelijk. Door middel van tijdgeresolveerde snelheidsprofilering van de straalkegel vóór het mondstuk met behulp van laserverlichting konden de uittredesnelheden van druppels van verschillende grootte in de vloeistoffase worden bepaald. Beide methoden werden voor het eerst in deze context toegepast. Het bijmengen van organische oplosmiddelen in de nieuwe spuitmond aan de sonische persluchtstroom, het transport van dit fasenmengsel in het spuitmondkanaal en de daaropvolgende verneveling in de straalkegel na het verlaten van de spuitmond konden theoretisch worden nagegaan.Met de gevolgde aanpak is men erin geslaagd om inzicht te krijgen in het snelheidsverloop van de stroming in de spuitmond en in de gelijkmatigheid van de spuitnevel, afhankelijk van spuitmondparameters zoals werkdruk, openingsdiameter of hoeveelheid oplosmiddel. Bovendien konden de inslagsnelheden van afzonderlijke oplosmiddeldruppeltjes worden bepaald in functie van hun grootte.

Hogedruk-sproeiermengsysteem met sensoren

Met het oog op procesautomatisering, het verminderen van materiaalslijtage en het naleven van strenge regelgeving inzake de uitstoot van vluchtige organische oplosmiddelen, wordt het ontwerp en de functionaliteit van een slimme hogedruksproeier gepatenteerd.

Omschrijving van het octrooi
Europese octrooiaanvraag nr. 20 205 885.5

Octrooischets nr. 20 205 885.5 — Spuitmondontwerp en daarboven het druk- en snelheidsprofiel (bar, Mach-getal)
Opmerking – alternatieve weergave.

Das theoretisch untersuchte und mit Prototypen vermessene Design nutzt die Ultraschallgeschwindigkeit der Hochdruckluft im Düsenkörper um Lösungsmittel anzusaugen und homogen in den Jetstrahl einzubringen. Die Strahlhomogenität und der Lösungsmittelmassenfluss werden mit akustischen Sensoren erfasst und mit elektronischer Datenverarbeitung analysiert und mit Optimalreferenzen verglichen.

Eine integrierte Feedbackloop kontrolliert das Nadelventil der Lösungsmittelzufuhr um den optimalen Betrieb zu erreichen und aufrecht zu halten.

Das Patent antizipiert die zu erwartenden technologischen Entwicklungen in der maschinellen Hochleistungsherstellung von Möbeln und Inneneinrichtungen.