183213. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés testek felületére tapadt nedvesség eltávolítására és a test előírt felületi hőmérsékletének egyidejű beállítására
1 183 213 2 A találmány tárgya eljárás és berendezés testek felületére tapadt nedvesség eltávolítására és a test előírt felületi hőmérsékletének egyidejű beállítására. A gyakorlatban gyakran felmerülő feladat valamely felületkezelésen, illetve tisztítási folyamaton átesett munkadarab szárítása és a következő munkafázishoz szükséges előírt felületi hőmérséklet beállítása. Ez különösen gyakori a vákuumtechnikában, például a fénycsőgyártásban. A jelenlegi eljárások és az azokat foganatosító berendezések ezt a feladatot oly módon oldják meg, hogy a munkadarabot diffúziós szárítással megszárítják, tehát a felületen megtapadt nedvességet eltávolítják, majd egy ezt követő kalorikus művelettel a már száraz test hőmérsékletét beállítják. A diffúziós szárítás hatékonyságát - többek között — a szárító közeg hőmérséklete határozza meg. Éppen ezért a szárítási idő csökkentése érdekében — ami általában a szárítóberendezés méretének csökkentését is lehetővé teszi - a szárító közeget felmelegítik. A nedvesség eltávolításával egyidejűleg a szárított munkadarab hőmérséklete is megváltozik, általában megnő. Tekintettel arra, hogy a munkadarabbal végzendő további műveletek általában a munkadarab felületének alacsonyabb hőmérsékletén hajthatók végre, mint a szárításnál kialakult hőmérséklet, a munkadarabok felületének megfelelő hőmérsékletét utólagosan — általában lehűtéssel — be kell állítani. Ezt a munkafolyamatot más területek mellett például a fénycsőgyártás buraelőkészítésénél kell végrehajtani. A buraelőkészítés mosásból, szárításból és temperálásból áll. A mosás következtében a burák felületén megtapadt nedvességet diffúziós szárítással távolítják el. A szárítási idő csökkentése érdekében előmelegített szárító közeget alkalmaznak, majd tekintettel arra, hogy a bura előírt hőmérséklete a bevonás műveleténél alacsonyabb, mint a szárítás utáni burahőmérséklet, a burákat hűtéssel temperálják. A buraelőkészítés művelete különösen akkor energiaigényes, ha a temperáló közeget a temperálási idő csökkentése érdekében, vagy a szükséges burahőmérséklet alacsony volta miatt hűteni kell. A szárítási művelet által megkívánt magas hőmérséklet és az ezt követő művelet előírt alacsonyabb hőmérséklete között, tehát ellentmondás van, amelyet az eddigi megoldások a két hőmérséklet kompromisszumos meghatározásával igyekeztek feloldani. Az ezirányban folytatott kutatások jelentős eredményekkel jártak, de a fentebb leírt ellentmondást nem oldhatták fel. A találmány célja a munkadarabok, különösen üreges munkadarabok felületére tapadt nedvesség eltávolítására és ezek előírt falhőmérsékletének beállítására az ismert eljárásoknál és berendezéseknél hatékonyabb és gazdaságosabb eljárás és berendezés kidolgozása. A találmány alapja az a felismerés, hogy a munkadarab felületére tapadt folyadékrétegre áttevődik a mellette áramló lég- vagy gőznemű nyomáscsökkenése, így a folyadékrétegben a mellette áramló közeg áramlási irányával párhuzamos erő keletkezik, amely a folyadékot rögzíteni igyekvő felületi feszültség és súrlódás megfelelő komponense ellen hatva a folyadék részecskéket az áramlás irányában mozdítja el. A folyadék-eltávolítás gyorsasága a folyamatnál nem az áramló közeg hőmérsékletének emelésével biztosított, hanem a megfelelő nyomásesés létrehozásával. A folyadékfelszín mellett áramló gáz- vagy légnemű közeg hőmérséklete, tehát a szükséges temperálási hőmérséklethez illeszkedően választható meg. >'tV Az üreges testekben áramló közeg nyomásvesztesége ÿ lényegében meghatározza az áramló közeggel érintkező 5 folyadékréteg nyomásviszonyait. A nyomásveszteség lényegében a kialakult ellenállási tényezőtől és az áram- - lási sebességtől függ, de független a közeg hőmérsékletétől. Ily módon az üreges testnek az áramló közeggel érintkező falára tapadt nedvességben kialakult nyomás- 1 o eloszlás elsősorban a közeg áramlási sebességétől és az ellenállás tényezőtől függ, de független a közeg hőmérsékletétől. A találmány feladata olyan eljárás és berendezés kidolgozása, amellyel a nedvesség-eltávolítás és a temperá- 15 lás egy műveletben foganatosítható. A találmány szerint a fenti feladatot oly módon oldjuk meg, hogy a munkadarab szárítandó és temperálandó felszíne mentén az előírt falhőmérséklettől legfeljebb ± 10°C-kal eltérő hőmérsékletű lég-, illetve gőznemű 20 közeget áramoltatunk, amelynek sebességét előnyösen az alábbi formulával határozzuk meg: 25 v \ — c * g • rjv M • (Rb-Ri) r 1 -1 7i ............................. 1 ~fl A formulában alkalmazott jelek magyarázata: vj a nedvességet eltávolító közeg átlagsebessége g a nehézségi gyorsulás értéke 30 TjV az eltávolítandó közeg dinamikai viszkozitása az eltávolítás állapotában 7i a nedvességet eltávolító közeg fajsúlya az eltávolítás állapotában vvi az eltávolítandó közeg sebessége az R i helyen 35 R b a nedvesített felület hidraulikai sugara R1 az eltávolítandó nedvességnek a nedvességeltávolító közeggel érintkező felületének hidraulikai sugara 40 ipi az eltávolító közeg relatív telítettségi foka (relatív páratartalma, legnagyobb értéke 1) c az alábbi formulával meghatározható konstans 45 c 0,0015 és 3 közé esik (módosított ellenállási tényező). A találmány szerinti eljárással a munkadarab egy műveletben szárítható és temperálható a fenti formulával 50 pedig az áramló közeg biztosítandó átlagsebessége a folyadék eltávolításának kívánt sebességéből meghatározható. A találmány szerinti eljárás egyik előnyös foganatosítási módjánál a munkadarab szárítandó és temperálandó 55 felszíne mentén, áramló közeget rendre közegszállító berendezés és/vagy hőcserélőn, fúvókán és előnyösen cseppleválasztón keresztül áramoltatjuk. A találmány szerinti eljárás fenti foganatosítási módjának előnye, hogy a közeg temperálása és áramoltatása 60 egy műveletben történhet. A találmány szerinti eljárást foganatosító találmány szerinti berendezés közegszállító berendezésből, fúvókából és előnyösen hőcserélőből áll, amelyek által az áramló közeg közegpályájának legalább egy része meg 65 van határozva, amely közegpályába munkadarab is be = \/ y ahol % értéke 2
