Omega AIR - Vodno hlajenje v industriji (5. del): Uporaba hladilnih strojev v strojništvu

Strojništvo

V strojništvu je običajno poglavitnega pomena vzdrževanje temperature strojnih komponent ter obdelovancev na delovani temperaturi, da ne pride do poškodb na strojih, proizvodih ali surovinah. Obenem pa je v obzir potrebno vzeti tudi enakomernost temperature skozi daljše časovno obdobje. Da lahko zagotovimo vedno enak izdelek je potrebna konstantna temperatura orodja, surovin ipd.

Laserji

Laserji, ki jih uporabljamo za rezanje, graviranje ipd. potrebujejo za svoje pravilno delovanje tudi hlajenje. Močnejši laserji imajo običajno poleg sebe za svoje pravilno delovanje priključen hladilnik vode, lahko pa je ta tudi že tudi že vnaprej vgrajen v osnovno napravo. Specifika hlajenja laserjev je, da potrebuje natančnejši nadzor temperature med svojim delovanjem. Med delovanjem namreč ne sme priti do kondenzacije vlage na leči laserja obenem pa se enota ne sme pregrevati. Nekateri tipi laserjev so še posebno občutljivi na nihanje temperature med svojim delovanjem saj s spreminjanjem temperature spreminjajo tudi valovno dolžino. Za natančnejši nadzor se lahko uporablja obhod (by-pass) hladilnega plina ali vode.

Slika 1: Hlajenje laserja

Varjenje

V segmentu varjenja sta elektroda in transformator komponenti, ki sta najbolj izpostavljeni prekomernemu segrevanju. Iz tega razloga sta v večjih enotah običajno vodno hlajena. Temperaturo vode je potrebno ob delovanju naprave vzdrževati nad nivojem, ki bi omogočal kondenziranje vode, kar bi lahko privedlo do poškodb na opremi. Hkrati pa ne smemo dovoliti pregrevanja, kar bi lahko prekomerno skrajšalo življenjsko dobo elektrode. Običajno se za varilne stroje priporoča zmogljivejše črpalke vode, ki skrbijo za učinkovito cirkulacijo vode ter relativno velik zalogovnik vode za doseganje stabilne temperature.

Tisk

Skozi leta se dela na produktivnosti na vseh področjih in tiskarstvo v tem pogledu ni izjema. Za doseganje večje produktivnosti delujejo moderni tiskarski stroji z višjimi obrati, opremljeni so tudi z UV sistemi za hitrejšo stabilizacijo barve in vse to prispeva k večjemu sproščanju odvečne toplote.

Višja temperatura med drugim:

- zmanjšuje viskoznost barve, kar lahko privede do napak v tisku,

- viša porabo barve, kar pa zvišuje stroške proizvodnje,

- poveča obrabo komponent, kar pomeni več vzdrževanja.

 Ti sistemi pa zato potrebujejo za svoje stabilno delovanje tudi aktivno hlajenje z vodo. Ti zagotavljajo stabilno dolgoročno delovanje tiskarskega stroja ter kvalitetno in hitro proizvodnjo.Skoraj vsaka večja tiskarska naprava iz naštetih razlogov uporablja za svoje delovanje tudi hlajenje s pomočjo vode. Nekatere naprave imajo tako enoto že vkomponirano v sam stroj, druge pa imajo hladilni agregat priključen kot periferno napravo.

Obdelovalni stroji – rezkarji (CNC)

V procesu rezkanja, struženja ipd. se zaradi trenja obdelovanec in orodje segrevata. Ker okoliški zrak slabo odvaja toploto se ob dolgoročnem delovanju s časom lahko začneta obdelovanec in orodje pregrevati. Najbolj pogost način za preprečevanje prekomernega segrevanja je uporaba emulzija, ki maže in hkrati tudi hladi. Ob dolgotrajnem delovanju pa seveda začne naraščati tudi temperatura emulzije s čimer sposobnost hlajenja pade. To lahko vpliva tako na orodje kot tudi na obdelovanec in se lahko pokaže kot pregrevanje ali pa že prej kot neenakomernost izdelkov. Zaradi tega je ob dolgotrajnem delovanju tudi emulzijo dobro aktivno hladiti, da dosežemo stabilno temperaturo skozi daljše časovno obdobje. To lahko dosežemo z namenskimi hladilniki ali hladilniki vode, ki hladijo emulzijo brez direktnega stika hladilnega medija ter emulzije.

Slika2: Hlajenje rezkarja z emulzijo

Elektroerozija

V procesu elektroerozije s pomočjo termalne energije odstranjujemo material iz obdelovanca. Material se odnaša s pomočjo iskre med elektrodo in obdelovancem, vse skupaj pa je potopljeno v dielektrično tekočino – običajno olje, ki hladi elektrodo in obdelovanec ter odstranjuje erodiran material. V procesu elektroerozije lahko temperaturo olja posredno, s pomočjo izmenjevalca, ohranjamo stabilno ob uporabi hladilnika vode. Obstajajo pa tudi namenski hladilniki olja, ki v svojem krogu nimajo vode. Na ta način držimo temperaturo dielektrične tekočine stabilno, kar zagotavlja natančnost izdelka.

Slika3: Elektroerozija

Livarstvo

Tlačno litje je danes ena močneje zastopanih branž livarstva. V procesu tlačnega litja lahkih litin je hlajenje kalupov s pomočjo vode zaželeno predvsem iz stališča tempa proizvodnje in kakovosti ulitka. V procesu proizvodnje se talino brizga v kalup. Ta nase absorbira toploto, da se lahko produkt ohladi in strdi. Temperaturo kalupa lahko nadzorujemo s pomočjo vode, olja ali mešanice, ki se pretaka skozenj. Regulacija temperature pozitivno vpliva na strukturo proizvoda, učinkovitost procesa in zmanjšuje napake na delih.

Podatkovni centri

Podatkovni centri vsebujejo večje količine strežnikov, ki se uporabljajo za obdelavo in distribucijo podatkov. Strežniki med delovanjem naravno proizvajajo toploto, katero je potrebno odstraniti. Za ta namen so v podatkovnih centrih običajno nameščeni zmogljivi hladilni sistemi, ki odvajajo proizvedeno toploto tudi s pomočjo vode. V tem segmentu se zaradi višjih temperatur hladilnega medija uporablja hladilnike vode in suhe hladilce (dry coolerje).

Slika4: Podatkovni center

Drugo

Obstajajo tudi mnogo drugih panog v strojništvu, ki se pri svojih operacijah zanašajo na hlajenje. Hladilni sistemi za vse te panoge morajo biti temeljito zasnovani, da se izognemo kratkoročnim in dolgoročnim težavam, ki lahko povzročijo visoke stroške vzdrževanja in obratovanja.