Temiz oda uygulamalarında pnömatik milsiz silindirler

Endüstrideki birçok alan müşterilerden gelen ürün küçültme talepleriyle karşılaşmaktadır. Ancak temiz oda koşullarına uygun üretim yapması gereken sektörler bu konudaki büyük zorluklardan birini yaşar. Bu zorluk özellikle ilaç sanayi, medikal, gıda, mikro sistemler ve mikro elektronik endüstrileri için geçerlidir. Bu uygulama alanlarında en küçük miktardaki hava kirliliği veya kirletici madde maliyetli ve yüksek ret oranlarına yol açabilir.

Temiz oda üretim tesisleri operatörleri, standartlara uyum sağlamak için havanın saflığına çok büyük bir önem verir ve böyle yaparak ürünlerinin kalitesini, güvenilirliğini ve kullanım ömrünü arttırırlar. Bu bağlamda, temiz oda ortamlarında kullanılması için lineer sürücü seçimi çok dikkatli bir incelemeden sonra yapılmalıdır. Mikro sistemler ve mikro elektronik teknolojisinin gelişimi özellikle son yıllarda büyük oranda artmıştır ve gelecekte de artmaya devam edecektir. Sonuç olarak tüm temiz oda ortamlarında kullanılmaya uygun lineer sürücü ihtiyacı artmaktadır.

Bu teknolojinin başarılı bir şekilde uygulanmasının ön koşulu, lineer sürücülerin temiz oda uygulama gerekliliklerini karşılarken aynı zamanda müşteriler için cazip ve makul bir fiyat performans dengesi sunmasıdır.

Görevler ve gereklilikler

Temiz oda teknolojisinin temel gerekliliği atmosferdeki hava saflığından ödün vermeden üretime yardımcı olmaktır. Neticede, temiz oda tasarımı, (yapısı, iç kısmı ve lineer sürücüler dahil olmak üzere teknolojisi) gerekli hava saflığı sınıfına göre belirlenir. Genellikle hava, temiz odalara emme modunda çalışan vakum sistemleri ile sunulur. Bu modda odayı kaplayan ve tek yönlü bir akım sağlayan hava, odanın çevre duvarlarından birine veya tavana (tüm yüzeyine) verilir.

İdeal bir durumda tüm temiz odada havanın bekleyebileceği bir yer ve akım yönünde konumlandırılan hiçbir müdahale kaynağı yoktur. Ayrıca partiküllerin daha fazla dönmesini önlemek için nispeten yavaş hareketler gereklidir. Bu sayede laminar akıştan düzensiz akışa dönüşüm engellenir. Bu istenmeyen etki enerji gereksinimi arttırmakla kalmaz hem de üretilen ürünlerin kirlenmesine sebep olur.

Temiz odaların havasında izin verilebilir partikül yoğunluğu VDI 2083, ABD Federal Standardı 209E ve DIN EN ISO 14644-1 gibi çeşitli standartlarda tanımlanan saflık sınıflarına göre derecelendirilir. Bunun gibi standartlar boyuta ve sayılara göre temiz oda havasının izin verilebilir kirlilik oranını belirler.

Milsiz pnömatik silindirler

Çalıştıkları sırada küçük aşındırıcı partiküller, ince yağ partikülleri ve yağ buharı yaydıkları için standart milsiz pnömatik silindirlerin, normalde temiz oda ortamlarında kullanıma uygun olmadığı düşünülür.  Ayrıca yüksek hızda çalışırken kirletici partikülleri de harekete geçirebilirler.

Şekil 2: Parker’ın OSP-P temiz oda silindirleri, temiz odaya salınımı önlemek için iç ve dış sızdırmazlık şeritleri arasında kısmi bir vakum oluşturur.

Tasarım açısından milsiz pnömatik silindirlerin çoğu eksenel oluklu silindir profili kullanır. Burada oluk aracılığıyla oluktan torna arabasına doğru güç aktarımı biçimsel açıdan uygundur. Oluk, silindir profil duvarını kaplayan iç paslanmaz çelik kaplama ile yalıtılır. Bu kaplama kirletici maddelerin sızmasını önler.

Temiz odaya uygun milsiz pnömatik silindirler standart milsiz silindirlerden oldukça farklıdır. Örneğin iç ve dış sızdırmazlık şeridi arasındaki bir vakum hattı aracılığıyla kısmi vakum oluşturulur. Bu özellik, emme işlevini partikülleri ortadan kaldırmak ve aşağı akış filtrelerine iletmek için kullanarak piston contalarından veya kaydırma parçalarından gelebilecek aşındırıcı partiküller gibi olası emisyonları azaltır. Profilin her iki ucundaki özel vakum bağlantıları bu amaç için kullanılır. Vakum, silindirden gelen bir emme akışı oluşturur. Bu akış emisyonları ayıklar ve temiz oda havasına hiçbir partikülün salınmamasını sağlar (yeterli emiş gücünün olduğu varsayılırsa).

Parker’ın ORIGA SYSTEM PLUS (OSP-P) temiz oda silindiri, müşterilerine bu işlevselliği sunar. Parker, ORIGA silindirlerindeki oluk sızdırmazlık sistemini, kaydırmalı parçalardan kaynaklanan aşamalı aşınma ve kirlenmeye karşı vakum koruması özelliği ile birleştirir. İç ve dış sızdırmazlık şeritleri arasında oluşan kısmi vakum temiz odaya salınımı önler. Bu vakumu oluşturmak için yaklaşık 4 m³/sa emme hacmi gereklidir.

Temiz odalar için sağladığı avantajlar

OSP-P gibi temiz odalara uygun milsiz pnömatik silindirler, son derece iyi bir fiyat/performans oranıyla birlikte müşteriler için kapsamlı avantajlar sunar. Bu orana, pratik uygulamalarda üst düzey temizlik ve temiz oda uygunluğu sağlayarak ulaşılabilir. Düşük hızda çalıştırma işlevleri gibi belirli performans özellikleri özel piston contaları kullanılarak sağlanır ve bu durum yaklaşık 0,005 m/s kadar düşük hızlarda titreme hareketi olmadan çalışma işleviyle desteklenir.

1. sınıf temiz oda seviyesinde düzenlenen testler, temiz odaya uygun milsiz pnömatik silindirlerin standart versiyonlara oranla ne kadar yüksek bir performans sunduğunu gösterir. Standart bir silindir 0.5m/s hızında çalışırken maksimum 100.000 partikül/ft3 oranına ulaşabilirken temiz odaya uygun (iç ve dış sızdırmazlık şeritleri arasındaki oluk alanın ayıklama ve havalandırma özelliğine sahip) bir silindir istastiksel olarak hiçbir temiz oda partikülü oluşturmaz. Silindirin doğrudan yakınında ölçülen değerler, temiz odanın ortam havasındaki değerlere eşit olur. Dolayısıyla temiz odaya uygun pnömatik silindirler, bu performans düzeylerine bağlı olarak ISO 4. ve 5. sınıf temiz oda hızlarında kullanılabilir.

Şekil 3: Milsiz silindirler temiz oda ortamlarının gereksinimlerini karşılamak için optimize edilir.

ORIGA OSP-P milsiz pnömatik silindirleri, birçok ek avantaj sunar. Örneğin çift yönlü tasarımları nedeniyle çift etkili güç olanağı tanırlar. Bu yapılandırma, aynı zamanda ağır yük ve dairesel hareket gerektiren işlemlerde sertlik sağlar. Temiz oda silindirleri 16 mm, 25 mm ve 32 mm çaplarında mevcuttur. Ayrıca tasarım ilkeleri, temiz oda uygulamalarındaki elektrikli lineer sürücülere de bir alternatif sağlar.