ОТКРОЙТЕ ДЛЯ СЕБЯ

Как работают модули фильтрации воздуха

Семейство систем фильтрации воздуха от ULS удаляет загрязненный воздух из лазерной системы и отфильтровывает побочные продукты (частицы и пары), образующиеся при обработке материалов лазером.

Система фильтрации воздуха UAC 4000 — вид спереди

В системах UAC 2000 и UAC 4000 для эффективного удаления этих побочных продуктов из отработанного воздуха используется четырехступенчатая система фильтрации (предварительный фильтр, HEPA-фильтр и двойной угольный фильтр). Датчики контролируют каждую ступень фильтрации и предупреждают пользователя о необходимости замены фильтрующего материала. Уникальная конструкция с двумя угольными ступенями увеличивает срок службы угольных фильтров, позволяя полностью вырабатывать активированный уголь. Вытяжные вентиляторы с переменной скоростью вращения поддерживают постоянный поток воздуха по мере засорения фильтров частиц. Системы UAC 2000 и UAC 4000 взаимодействуют с лазерными системами ULS, включая и выключая фильтрацию в процессе лазерной обработки материала и сообщая о состоянии фильтров. Интегрированный CO-монитор предупреждает пользователя об опасных уровнях угарного газа в окружающей среде.

Схема пути фильтрации

Повышение безопасности

Инновационная сенсорная система на каждом этапе контролирует процесс фильтрации, воздушный поток и окружающую среду. Это делается для обеспечения правильной работы системы фильтрации и безопасности рабочей среды при лазерной обработке материалов.

Фильтрация частиц и датчики воздушного потока

Датчики давления отслеживают перепады давления на каждом из фильтров твердых частиц и эффективно контролируют производительность, измеряя увеличение противодавления по мере выработки каждого фильтра. Датчик воздушного потока работает в сочетании с этими датчиками противодавления, увеличивая воздушный поток при повышении противодавления для поддержания безопасного минимального уровня воздушного потока. Если по какой-либо причине ступень воздушного фильтра оказывается заблокированной, датчик воздушного потока обнаружит падение потока воздуха ниже минимального предела и прекратит лазерную обработку. Совместная работа этих датчиков обеспечивает безопасную рабочую среду, поддерживая достаточный вытяжной поток.

Датчики фильтрации испарений

Угольные ступени фильтра не могут контролироваться датчиками давления, поскольку в процессе адсорбции, при котором уголь захватывает ЛОС (пары), противодавление не увеличивается. Это затрудняет контроль состояния угольных ступеней фильтра. Некоторые производители фильтрующих систем не контролируют угольные ступени фильтра, оставляя решение о необходимости замены угольного фильтра пользователю. Пользователям предлагается менять угольные фильтры, когда они почувствуют посторонние запахи в окружающей среде. Такой подход является очень субъективным и, следовательно, небезопасным.

Датчики ЛОС доступны на рынке, и другие производители устанавливают один такой датчик после угольной ступени фильтра, но у этого решения есть серьезный недостаток. Эти датчики реагируют на присутствие большого количества ЛОС, но не могут различать эти соединения и по-разному реагировать на разные соединения. Поэтому их нельзя откалибровать для измерения фактических уровней широкого спектра ЛОС, образующихся при лазерной обработке материалов.

В компании ULS разработали новый и уникальный метод мониторинга угольных ступеней фильтра, который решает все рассмотренные выше вопросы. В запатентованной двойной угольной фильтровальной ступени используется два угольных фильтра с тремя датчиками ЛОС: один устанавливается перед первым угольным фильтром, один — между первым и вторым угольными фильтрами, и еще один — после второго угольного фильтра. Средний датчик может обнаруживать прорыв паров на первой угольной ступени. Показания среднего датчика сравниваются с показаниями верхнего датчика для оценки эффективности первой угольной ступени. Когда верхний и средний датчики показывают равные уровни паров, значит первая ступень полностью выработана. Последний угольный датчик гарантирует, что угольный фильтр второй ступени продолжит задерживать проникновение паров в окружающую среду даже после прорыва на первой угольной ступени.

В отличие от других решений, эта схема из трех датчиков в сочетании с двухступенчатым угольным фильтром может надежно контролировать эффективность угольной фильтрации, защищая окружающую среду от испарений и еще больше повышая безопасность лазерной обработки материалов.

Мониторинг окружающей среды

Решения UAC по фильтрации воздуха содержат встроенный датчик угарного газа для мониторинга окружающей среды. Этот датчик включает звуковую сигнализацию, предупреждающую пользователя об опасных уровнях угарного газа в окружающей среде, и прекращает лазерную обработку материала через линию связи с лазерной системой. Это предотвращает дальнейшее образование угарного газа до тех пор, пока уровни не упадут ниже опасных пределов и среда не станет безопасной для оператора.

Повышение рентабельности инвестиций

Системы фильтрации воздуха ULS содержат высокоэффективные ступени фильтрации для масштабной лазерной обработки материалов. Высококачественные фильтрующие материалы могут стоить довольно дорого, поэтому очень важно использовать фильтрующий материал как можно эффективнее. В системах фильтрации воздуха ULS эта проблема решается двумя ключевыми способами, которые обеспечивают высокую отдачу от инвестиций.

Фильтрация частиц

Фильтрация частиц представляет собой механический барьерный процесс, который захватывает частицы путем пропускания загрязненного воздуха через пористую барьерную среду, задерживающую частицы, превышающие размер пор. Фильтры частиц считается полностью выработанным, когда большая часть пор засоряется частицами, а загрязненный воздух больше не может проходить через фильтрующий материал.

Фильтрующий материал HEPA (фильтр тонкой очистки воздуха) обычно используют на второй ступени процесса фильтрации частиц для сбора очень мелких частиц размером до 0,3 мкм. Материал этого типа имеет чрезвычайно тонкую структуру, которую могут легко загрязнить более крупные частицы. Для захвата крупных частиц и продления срока службы HEPA-фильтра на как можно больший срок обычно используют предварительные фильтры. Высокопроизводительные предварительные фильтры, используемые в системах фильтрации UAC, относительно недороги и имеют складчатую мешковидную конструкцию с большой площадью поверхности для эффективного захвата крупных частиц. Использование этих предварительных фильтров помогает продлить срок службы HEPA-фильтра, повышая экономичность подсистемы фильтрации частиц.

Фильтрация газообразных соединений

Угольный фильтрующий материал, используемый на ступени фильтрации газообразных соединений, является самым дорогим фильтрующим материалом типичного решения фильтрации в этом сегменте рынка. Угольный фильтрующий материал не захватывает соединения с использованием барьерного процесса, но вместо этого используется процесс объемной фильтрации, называемый адсорбцией, в котором ЛОС в течение определенного периода времени должны подвергаться воздействию углеродных сред для адсорбции в угле. Обычно для замедления загрязненного воздуха используется угольный слой определенной толщины с большой площадью поверхности. Это позволяет в течение некоторого времени выдерживать ЛОС в углеродных средах для эффективной адсорбции. Адсорбция начинается с передней поверхности угольного слоя. По мере захвата ЛОС уголь на передней поверхности насыщается и в конечном итоге больше не может поглощать ЛОС. С продолжением процесса ЛОС начинают адсорбироваться более глубокими слоями угля. Выработка угля продвигается от передней к задней поверхности слоя. К сожалению, из-за изменений в потоке воздуха через слой угля и изменений в качестве самого угля он не вырабатывается равномерно сверху донизу. Обычно еще до полной выработки углеродной среды наблюдается прорыв паров в некоторой части слоя. В ходе тестов, проведенных учеными ULS, было обнаружено, что когда происходит прорыв, до 1/3 угля в типичном угольном фильтрующем слое еще полностью не выработано, как показано на рисунке ниже.

Иллюстрация, показывающая неиспользованный уголь при прорыве паров в верхнем угольном слое

Когда в одноступенчатой угольной системе фильтрования, которая обычно применяется в изделиях других производителей, происходит прорыв, пары начинают поступать в окружающую среду. В этой ситуации пользователь обычно должен заменить угольный фильтр, даже если значительное количество угля еще полностью не выработано. Запатентованная двойная угольная ступень фильтрации, применяемая в системах фильтрации воздуха ULS, решает эту проблему размещением второго угольного слоя после первого слоя. Это позволяет полностью вырабатывать угольный фильтрующий материал в первом слое, в то время как второй слой предотвращает проникновение паров в окружающую среду. Кроме того, уникальная схема датчиков, описанная в предыдущем разделе, позволяет системе измерять выработку первой ступени и надежно определять момент, когда она уже полностью выработана.

Еще одно преимущество этой конструкции с двумя угольными ступенями в том, что обе ступени угольного фильтра имеют одинаковый типоразмер. Пользователь может переместить частично выработанную вторую ступень фильтра на место первой ступени, а на место второй ступени установить новую ступень фильтра, чтобы полностью выработать уголь второй ступени. Благодаря использованию этой эксклюзивной технологии при замене угольных фильтров в модуле фильтрации воздуха ULS можно быть уверенным, что материал полностью выработан, а рентабельность инвестиций пользователя в угольные фильтры будет максимальной.

Улучшение условий работы пользователей

Как часть экосистемы модульных компонентов, которые позволяют ULS предоставлять индивидуализированные решения для лазерной обработки материалов, модули фильтрации воздуха ULS взаимодействуют с лазерными системами ULS. Это позволяет лазерной системе по ходу лазерной обработки включать и выключать фильтрацию, тем самым снижая нагрузку и уменьшая износ модуля фильтрации. Линия связи также улучшает осведомленность пользователя, передавая в лазерную систему данные о состоянии всех аспектов системы фильтрации. Затем эта информация может отображаться непосредственно в интерфейсе пользователя программного обеспечения, которое управляет лазерной системой. Когда фильтры приближаются к концу срока службы, отображаются предупреждающие сообщения, давая пользователям время для заказа замены фильтров. Предупреждения также отображаются, а обработка лазерного материала прекращается, если по какой-либо причине не может поддерживаться безопасность рабочей среды. Например: отсутствие воздушного потока из-за засорения в системе фильтров, окончание срока службы фильтра или повышенное содержание угарного газа в окружающей среде.

Условия работы пользователя также улучшаются благодаря самому низкому в отрасли уровню шума. Для обеспечения достаточного потока воздуха для эффективного удаления и фильтрации побочных продуктов лазерной обработки материалов необходимы высокопроизводительные вентиляторы. Распространенной жалобой на другие системы фильтрации, имеющиеся на рынке, является высокий уровень шума. Инженеры ULS при проектировании продуктов ULS для фильтрации воздуха много работали над проблемой уменьшения шума. В результате получили чрезвычайно тихое решение, которое можно разместить рядом с лазерной системой и при этом влияние на уровень окружающего шума будет очень незначительным.

Снижение требований к помещению

Когда клиенты рассматривают возможность использования технологии лазерной обработки материалов, они обычно проводят обследование помещения, чтобы убедиться, что оно должным образом оборудовано для лазерной обработки материалов. Одним из наиболее дорогостоящих мероприятий является установка правильно спроектированной вытяжной системы. Для установки вытяжного вентилятора необходимого размера снаружи объекта и прокладки соответствующего воздуховода внутри лазерной системы приходится привлекать подрядчиков. Система фильтрации воздуха ULS, создавая хорошо вентилируемую рабочую зону, может заменить наружную вытяжную систему. Это снижает воздействие на здание и уменьшает общую стоимость владения.

Высокая надежность и удобство обслуживания

Конструкция систем фильтрации ULS имеет ряд преимуществ, которые обеспечивают превосходную надежность и удобство обслуживания.

Замена фильтров

Замена фильтра осуществляется с передней стороны системы фильтрации воздуха ULS через удобные дверцы. Все ступени фильтров крепятся к своим уплотнениям с помощью ручных механизмов фиксации, поэтому никаких инструментов не требуется. Любую ступень фильтра может заменить один оператор: самый тяжелый, угольный фильтр, весит меньше 11 кг, в отличие от фильтрующих ступеней других производителей, которые могут весить до 27 кг. Это иллюстрирует еще одно преимущество конструкции с двойной угольной ступенью, в которой уголь разделен на два слоя. Тем самым уменьшается масса каждого фильтра и при этом обеспечивается эффективная совокупная фильтрующая способность двух ступеней.

Очистка

Крупные частицы составляют основную часть побочного продукта во многих процессах лазерной обработки материалов, а также являются главной причиной необходимости регулярной очистки для ухода и поддержания работоспособности системы фильтрации. Большая часть этих крупных частиц задерживается ступенью предварительной фильтрации. В связи с этим при проектировании ступени предварительной фильтрации систем фильтрации воздуха ULS разработчики постарались сделать очистку максимально удобной для пользователя. Предварительные фильтры крепятся к съемной коробке, которую можно легко извлечь из системы, нуждающейся в очистке, в то время как сменный предварительный фильтр остается на месте. Все тяжелые частицы собираются в этой съемной коробке, так что оставшиеся компоненты системы фильтрации воздуха остаются относительно чистыми. Это уменьшает работу, необходимую для поддержания общей системы.

Вентиляторы

Одним из распространенных методов сокращения расходов, который можно встретить в некоторых системах фильтрации, является использование вентиляторов со щеточным электродвигателем. После определенного времени работы изношенные электрические коммутационные щетки необходимо менять. Обычно это требует большой разборки. С другой стороны, в системах фильтрации воздуха компании ULS используются высоконадежные вентиляторы с безщеточным электродвигателем, которые могут длительное время работать без обслуживания.