ПРЕИМУЩЕСТВА ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ СУХИМ ЛЬДОМ

Сокращение расходов
Процесс естественной сублимации гранул сухого льда устраняет  расходы на сбор применяемого для очистки средства.
Кроме того, затраты на хранение и сбор, имеющие место при очистке водой / песком, ликвидируются.
Системы очистки с СО2 способны обслуживать  производственные линии без остановки рабочего процесса. Вследствии этого, время и затраты на демонтаж сведены к минимуму. И, так как очистка осуществляется во время рабочего процесса, то не тратится время  на составление программ по очистке производственных линий и оборудования.

Следовательно,
увеличивается производительность без привлечения дополнительной рабочей силы.

Увеличение срока работы производственных систем.  
В отличие от песка, скорлупы грецких орехов, пластмассовых частиц и
других типов абразивных средств очистки, гранулы сухого льда
не являются абразивными.

Очистка сухим льдом
НЕ повреждает оборудование,
не царапает поверхности, не влияет на их стойкость и не наносит повреждения соединениям  и механизмам. Кроме того, очистка в рабочем режиме устраняет опасность повреждения пресс-форм в процессе демонтажа их с пресса для перемещения их в зону очистки и наоборот.

сухой Процесс.
В отличие от очистки паром или водой, очистка сухим льдом  
НЕ повреждает электрические компоненты,
такие, как провода, датчики, выключатели и электронные платы. Кроме того, любое образование ржавчины после очистки сухим льдом гораздо меньше, чем при очистке паром или водой.

При использовании в пищевой промышленности, этот метод
замедляет процесс роста бактерий,
который присутствует при очистке водой.

Экологическая безопасность.
Углекислый газ является нетоксичным веществом, соответствующий нормам EPA и FDA.
Процессы, в которых используются токсичные химические вещества, заменяются процессом очистки с помощью СО2. Подверженность опасности рабочего персонала и  ответственность предприятий при использования опасных химических очищающих средств снижаются или полностью устраняются.
Так как газ СО2 тяжелее  воздуха (CO2  вытесняет кислород), то должны быть приняты необходимые меры предосторожности в случае проведения работ в закрытых помещениях, шахтах, канавах или ямах.

ОЧИСТКА СУХИМ ЛЬДОМ.

ОСНОВНЫЕ АСПЕКТЫ ПРОЦЕССА.
Процесс очистки гранулами сухого льда похож на процесс очистки песком,  пластиковыми шариками или содой, в котором под воздействием сжатого воздуха (или другого инертного газа) происходит ускорение частиц вещества для соударения с поверхностью, требующей очистки или обработки.
Частицами, соударяющимися с поверхностью, при очистке сухим льдом являются твердые гранулы диоксида углерода.

Уникальность данного метода очистки заключается в том, что  гранулы сухого льда в момент удара о поверхность сублимируют (переходят в газообразное состояние).
Освобождение энергии при соударении и экстремально быстрая передача тепла между поверхностью и гранулами  вызывают моментальную сублимацию CO2. В тысячные доли секунды газ расширяется приблизительно в 800 раз по сравнению с объемом гранул, что в сущности является «микровзрывом» в точке столкновения.
Благодаря испарению  CO2,   в процессе  очистки сухим льдом нет  никаких вторичных отходов, остается лишь то, что удалялось с поверхности.
Также как и в других методах струйной обработки кинетическая энергия  распыления сухого льда зависит от плотности массы гранул и их скорости в момент удара.
Для получения необходимой энергии соударения, относительно низкая твердость гранул должна восполняться за счет увеличения скорости гранул.
Ускорение гранул - результат сверхзвуковой скорости воздушного потока.

Термический шок вызывает мини-разрушение поверхностного покрытия. Расширение газа CO2 и кинетический эффект гранул разрушают и отделяют частицы загрязнения (покрытия) от базового материала.

Гранулы СО2 имеют очень низкую температуру  - 78,5 0 С по сравнению с  веществами используемыми при других методах очистки. Эта  температура дает  процессу очистки сухим льдом уникальный термодинамический механизм, который воздействует, в большей или меньшей степени, на покрытие или загрязнение в зависимости от типа самого покрытия (загрязнения).
Разница температур между гранулами сухого льда и обрабатываемой поверхностью может вызвать «растрескивание» или термический шок.
Материал, с понижением его  температуры, становится более хрупким, что и позволяет гранулам  его разрушить.

Разница температур двух материалов с различными коэффициентами теплового расширения разрывает их связь.
Этот термический шок наиболее заметен при удалении неметаллических покрытий или загрязнений с металлов. Для многих предприятий важно знать - какой эффект от данного процесса будет иметь основной металл? Исследования показали, что снижению температуры подвергается только верхний поверхностный слой, не влияя  на сам материал.
Чтобы доказать этот принцип, был проведен эксперимент. На опытный образец из стали были помещены термоэлементы - на покрытие и на различной глубине  до 1,5 мм. Затем в постоянном режиме струю СО2 направляли на образец в течении 30 секунд (это достаточно продолжительное время для данного процесса).

Рисунок 3.  Показатели температур термоэлементов,  расположенные на различной глубине образца.

Термоэлементы зарегистрировали температуру на различной глубине. Как видно на рисунке 3 термоэлемент на поверхности регистрирует быстрый спад температуры как только подвергается воздействию струи СО2 (500 приблизительно за 5 секунд).
Наоборот, термоэлементы расположенные на образце на различной глубине, зафиксировали  медленный ступенчатый спад температуры , соответствующий общему спаду температуры образца. Термоэлемент, находящийся на глубине 1,5 мм. получил спад температуры 10 градусов, после 30 секунд.
На графике видно, что термическому шоку подвергается только покрытие  или загрязнение,  соприкасающееся   с основным материалом, не разрушая его.
Процесс очистки сухим льдом является безабразивным и может быть применен к многочисленным  материалам, не принося им повреждения. Для снятия покрытия или загрязнения с мягких металлов, плакированных латунью или алюминием, они могут быть обработаны сухим льдом, не вызывая негативных реакций и не образуя деформаций или шероховатости поверхностей.

ТЕХНОЛОГИЯ  СОПЕЛ
Cопло предназначено для придания возможного максимального ускорения гранулам сухого льда и создания необходимой струи распыления. На рисунке 4 представлены схемы двух типов сопел, применяемых для распыления сухого льда.
Сравнение сопел инжекторного типа двухшланговой системы и сопел типа «сужение-расширение» одношланговой системы при применении их в одинаковых условиях (объем воздуха, давление, температура, вес гранул СО2 и т.д.) показало, что наибольшую мощность имеют сопла одношланговой системы. Эта разница мощности сопел напрямую связана с тем, что энергия , поставляемая  в сопло инжекторного типа двухшланговой системы,  идет не только на придание ускорения гранулам, но и на создание в нем пустого пространства для  всасывания гранул и смешивания их с воздухом.

Рисунок 4. Типы сопел.

Так как качество обработки поверхности зависит от размера гранул сухого льда, то система распыления гранул должна «уметь регулировать» нужный размер гранул. Это можно сделать разными способами. Во-первых,  можно изначально задать нужный размер гранулам, вырабатываемым пеллетайзером. Во-вторых, гранулы, уже помещенные в бункер бластера, можно сохранить в начальном виде или же размельчить с использованием специально подобранного шланга по типу и  диаметру.

В случае использования песка или любого другого схожего по размеру вещества для распыления, диаметр горла сопла значительно превышает величину распыляемых частиц вещества.  При очистке сухим льдом диаметр горла сопла чуть больше гранулы сухого льда.

В таблице 2 указан приблизительный размер круглого горла сопла для 4 уровней давления при постоянном потоке воздуха и нормальной скорости струи, необходимой для работы.

Таблица 2. Соотношение давления струи и диаметра горла.

При более высоком давлении  гранулы сухого льда должны иметь маленький размер, чтобы соответствовать  диаметру достаточно узкого горла сопла.

Струя с высоким давлением – это поток с высокой плотностью мельчайших  частиц на большой скорости. Такой струей  удаляются твердые покрытия, например, старая краска.  
Сопло с горлом наибольшего диаметра, указанное в таблице, предназначено для очистки струей с низким давлением. Такая струя - с низкой плотностью потока и большим размером гранул – идеальный вариант для очистки от мягких покрытий и загрязнений.