Pitkän tankin ongelma
Automatisoitu PCB-pinnoituslinja käyttää 6 metrin pituisia säiliöitä suurien paneelimäärien käsittelyyn. Yksi sähkövastus säiliön toisessa päässä luo 5-8 asteen lämpötilagradientin päästä päähän. Paneelit pääsevät kuumaaluelevylle nopeammin. Kylmän pään paneelit tulevat esiin riittämättömän paksuisina. Laadun vaihtelua ei voida hyväksyä.
Ratkaisu on vyöhykekohtainen lämpötilansäätö: säiliön jakaminen useisiin lämmitysvyöhykkeisiin, joista jokaisella on itsenäinen PTFE-lämmönvaihdinpiiri ja oma lämpötila-anturi. Jokainen vyöhyke reagoi paikallisiin lämpöolosuhteisiinsa. Kollektiivinen vaikutus on tasainen lämpötila koko säiliön pituudella.
Monipiiriset PTFE-lämmönvaihtimet mahdollistavat tämän kaavoituksen yhdessä integroidussa kokoonpanossa, jossa on erilliset höyryn syöttö- ja lauhteen paluuliitännät jokaiselle piirille.
Lämpökuormituksen vaihtelu vyöhykkeiden välillä
Lämpöhäviöt eivät ole tasaisia pitkässä pinnoitussäiliössä. Säiliön päät menettävät enemmän lämpöä kuin keskiosa, koska seinien pinta-ala on suurempi suhteessa tilavuuteen. Työkappaleen sisääntulo toisesta päästä tuo kylmää massaa, joka imee lämpöä paikallisesti. Poistoilmanvaihto tietyissä paikoissa nopeuttaa haihtuvaa jäähdytystä.
Yksi lämmityspiiri, jossa on yksi lämpötila-anturi, laskee näiden vaihteluiden keskiarvon. Anturi, joka on tyypillisesti sijoitettu keskipisteeseen, ohjaa lämmönsyöttöä säiliön keskilämpötilan perusteella. Päät, jotka menettävät enemmän lämpöä, ovat viileämpiä. Tuloksena on parabolinen lämpötilaprofiili-keskeltä lämmin, päistään viileä.
Moni{0}}piirivyöhyke sijoittaa lämpötila-anturit jokaiselle vyöhykkeelle. Päätyalueet, joissa lämpöhäviö on suurempi, saavat enemmän höyryvirtausta. Keskialue, jolla on pienemmät häviöt, saa vähemmän. Jokainen piiri toimii itsenäisesti oman ohjausventtiilinsä ja höyrylukkonsa kautta.
Taulukko 1: Yhden-piirin vs. usean piirin-lämpötilan tasaisuus (6 m PCB-kuparipinnoitussäiliö, 55 asteen asetuspiste)
| Parametri | Yksi piiri | Kolme piiriä | Viisi piiriä |
|---|---|---|---|
| Lämpötilan säätövyöhykkeiden lukumäärä | 1 | 3 | 5 |
| Lämpötila-anturit | 1 (keskipiste) | 3 (pää, keskikohta, loppu) | 5 (tasaisin välein) |
| Suurin lämpötilapoikkeama ( astetta ) | ±4.5 | ±1.5 | ±0.7 |
| Päästä-päähän-lämpötila-alue ( aste ) | 9 | 3 | 1.4 |
| Vastaus työkappaleen sisääntuloon toisessa päässä | Koko säiliö jäähtyy; hidas palautuminen | Sisääntuloalue lämpenee aggressiivisesti; muut vakaat | Tarkka paikallinen vastaus |
| Höyryn kulutus | Korkeampi (ylikuumenee keskustasta lämpimiin päihin) | Optimoitu vyöhykekohtaisesti | Optimoitu vyöhykekohtaisesti |
| Hallitse vakautta | Kohtalainen (viive lämpötulon ja anturin välillä) | Hyvä | Erinomainen |
Monipiiri{0}}PTFE-suunnittelu
Monipiirinen PTFE-lämmönvaihdin yhdistää useita itsenäisiä putkikimppuja yhteen tukirunkoon. Jokaisella piirillä on oma höyryn tulo- ja lauhteenpoistoyhde. Piirit ovat fyysisesti vierekkäisiä, mutta hydraulisesti erillisiä.
6 metrin säiliössä, jossa on kolme vyöhykettä, PTFE-vaihdin voi sisältää kolme samanpintaista piiriä, joista kukin ulottuu 2 metrin säiliöosaan. Höyryn syöttösarja jakaa höyryn kolmeen ohjausventtiiliin, joista jokainen reagoi alueensa lämpötilansäätimeen. Jokaisen piirin lauhde valuu erillisen höyrylukon kautta yhteiseen lauhteen paluukokoojaan.
Fyysinen integrointi yhdeksi kehykseksi yksinkertaistaa asennusta-yksi kokoonpano sijoitetaan säiliöön kolmen erillisen yksikön sijaan. Hydraulinen erotus mahdollistaa itsenäisen ohjauksen. PTFE-materiaali ottaa huomioon lämpölaajenemiserot vierekkäisten piirien välillä, jotka toimivat eri höyryvirtausnopeuksilla.
Epäonnistumisen eristyksen edut
Moni{0}}piirisuunnittelu tarjoaa toiminnallista etua lämpötilan hallinnan lisäksi. Jos johonkin piiriin tulee vuoto tai se vaatii huoltoa, se voidaan eristää, kun muut piirit jatkavat lämmitystä. Tuotanto voi jatkua pienemmällä teholla sen sijaan, että se pysähtyisi kokonaan.
Yksittäisen-piirilämmittimen tapauksessa mikä tahansa vika pysäyttää kaiken lämpenemisen. Säiliö jäähtyy. Tuotanto pysähtyy, kunnes korjaus on valmis. Vyöhykekohtainen lähestymistapa muuntaa katastrofaalisen yhden pisteen{4}}vian hallittavaksi osittaiseksi{5}}kapasiteettitapahtumaksi.
Yhteenveto
Monipiiriset PTFE-lämmönvaihtimet mahdollistavat vyöhykepohjaisen lämpötilan hallinnan suurissa automatisoiduissa piirilevypinnoituslinjoissa jakamalla yhden pitkän säiliön itsenäisesti lämmitettäviin osiin. Jokainen piiri reagoi paikallisiin lämpöhäviöolosuhteisiinsa vähentäen päiden -päähän-lämpötilan vaihtelua ±4,5 astetta yksittäisessä piirissä ±0,7 asteeseen viiden piirin kohdalla.
Integroitu moni{0}}piirirakenne yksinkertaistaa asennusta ja tarjoaa hydraulisen riippumattomuuden vyöhykekohtaiselle ohjaukselle. Vikaeristys mahdollistaa osittaisen käytön jatkamisen, jos yksi piiri vaatii huoltoa.
Tekninen analyysi monipiirisille PTFE-lämmönvaihtimen kokoonpanoille tietyissä pinnoituslinja-asetteluissa on saatavilla, kun säiliön mitat, lämmitysteho, nykyisen lämpötilan tasaisuusmittaukset ja haluttu ohjaustarkkuus on toimitettu.
