Badania i rozwój

dyszy dwufazowej typu sonicznego

Czy można jeszcze poprawić funkcjonalność dysz służących do nakładania rozpuszczalników w procesie produkcji krawędzi klejonych? W szczególności pożądane byłoby udoskonalenie konserwacji predykcyjnej (Predictive Maintenance) oraz częściowa automatyzacja. Mając na uwadze ten cel, firma FSGSchäferGmbH, w ścisłej współpracy z Wyższą Szkołą Zawodową w Münster, opracowuje nowe konstrukcje dysz i charakteryzuje ich wydajność w szczegółowych testach laboratoryjnych oraz pomiarach w warunkach zbliżonych do rzeczywistych.

Przejdź do szczegółów produktu

dwufazowa dysza soniczna

w celu zapewnienia minimalnego zużycia LZO

Na podstawie tych badań opracowano dwufazową dyszę soniczną, która charakteryzuje się wysoką wydajnością i ogranicza zużycie związków organicznych (VOC) do minimum. Co istotne, jako nowość w branży, przepływ masowy fazy rozpuszczalnikowej można regulować za pomocą ciśnienia roboczego fazy sprężonego powietrza, przy czym prędkość mieszaniny faz w dyszy osiąga prędkość dźwiękową. Wcześniejsze generacje tego typu dysz wysokociśnieniowych o najróżniejszych konstrukcjach są wprawdzie szeroko dostępne na rynku i od dziesięcioleci znajdują zastosowanie w codziennej produkcji w przemyśle meblarskim, jednak często stosuje się je zgodnie z zasadą „im więcej, tym lepiej”, a nie w sposób zoptymalizowany pod kątem eksploatacji. Chociaż zużycie rozpuszczalników jest zasadniczo nieistotne z ekonomicznego punktu widzenia, nowe wytyczne dotyczące przemysłowego stosowania chemikaliów organicznych oraz wyższe oczekiwania jakościowe wobec nowoczesnego wyposażenia wnętrz wymagają zmiany podejścia. Nowy soniczny dysz dwufazowy spełnia te wymagania.

zoptymalizowana geometria dyszy

ogranicza ilość rozpuszczalnika do minimum

Dzięki tym parametrom udało się zoptymalizować geometrię nowej dyszy dwufazowej typu sonicznego, tak aby ilość rozpuszczalnika została ograniczona do poziomu niezbędnego z punktu widzenia procesu produkcyjnego. Stanowi to kluczową zaletę nowej konstrukcji, umożliwiającą spełnienie przyszłych, bardziej rygorystycznych wymogów prawnych. Ponadto wykazano, że przepływ masowy fazy rozpuszczalnikowej można regulować za pomocą ciśnienia roboczego fazy sprężonego powietrza. Dzięki temu w przypadku tego typu dysz możliwe jest zastosowanie czujników w celu indywidualnej i zautomatyzowanej regulacji parametrów pracy. Zdobyta wiedza na temat fizyki przepływu w dyszy i stożku strumienia stanowi również niezbędną podstawę dla spodziewanego w dłuższej perspektywie przejścia na rozpuszczalniki na bazie wody oraz całkowitego wyeliminowania lotnych związków organicznych (VOC).

Kampus technologiczny Wyższej Szkoły Zawodowej w Münsterze w Steinfurcie

Opracowane wspólnie w kampusie technologicznym w Steinfurcie

Opracowanie i charakterystyka wydajności nowatorskiej konstrukcji dyszy zostały przeprowadzone przez multidyscyplinarny zespół badawczy w ramach współpracy finansowanej przez kraj związkowy Nadrenia Północna-Westfalia na kampusie technologicznym Steinfurt przy Wyższej Szkole Zawodowej w Münster. Wykorzystano przy tym najnowocześniejsze techniki pomiarowe, takie jak spektroskopia laserowa i sonospektroskopia, a także podejścia naukowe wywodzące się z badań podstawowych. Rejestracja widma akustycznego hałasu strumienia z dyszy za pomocą mikrofonów czułych na ultradźwięki umożliwiła nieinwazyjne pomiary prędkości w fazie sprężonego powietrza. Profilowanie prędkości w funkcji czasu stożka strumienia przed dyszą przy użyciu oświetlenia laserowego umożliwiło określenie prędkości wylotowych kropelek o różnych rozmiarach w fazie ciekłej. Obie metody zastosowano po raz pierwszy w tym kontekście. Teoretycznie udało się odtworzyć proces dodawania w nowej dyszy rozpuszczalników organicznych do sonicznego strumienia sprężonego powietrza, transport tej mieszaniny fazowej w kanale dyszy oraz następujące po tym rozpylenie w stożku strumienia po wyjściu z dyszy.Dzięki zastosowanemu podejściu udało się z powodzeniem zrozumieć przebieg prędkości przepływu w dyszy, a także równomierność mgły rozpylonej w zależności od parametrów dyszy, takich jak ciśnienie robocze, średnica otworu czy ilość rozpuszczalnika. Ponadto udało się określić prędkości uderzeniowe poszczególnych kropelek rozpuszczalnika w zależności od ich wielkości.

System mieszania z dyszami wysokociśnieniowymi wyposażony w czujniki

W celu automatyzacji procesów, ograniczenia zużycia materiałów oraz zapewnienia zgodności z rygorystycznymi przepisami dotyczącymi emisji lotnych rozpuszczalników organicznych opatentowano konstrukcję i funkcjonalność inteligentnej dyszy wysokociśnieniowej.

Opis patentu
Europejskie zgłoszenie patentowe nr 20 205 885.5

Szkic patentowy nr 20 205 885.5 — Konstrukcja dyszy oraz profil ciśnienia i prędkości (bar, liczba Macha)
Uwaga – alternatywny sposób przedstawienia.

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.