Hudson Products: 60+ лет инноваций в стекловолокнистых вентиляторах Tuf-Lite

Hudson Products обратилась к гидравлическим прессам Wickert за прессом, похожим на существующие, но с обновленным управлением и более высокой функциональностью и контролем. Источник | Wickert Hydraulic Presses

Hudson Products (Hudson, Бислей, Техас, США) — ведущий производитель воздушных охладителей и осевых вентиляторов. Серия стекловолокнистых осевых вентиляторов Tuf-Lite компании производится более 60 лет и предпочтительна для промышленных применений. В настоящее время по всему миру используется более 250 000 вентиляторов Tuf-Lite.

Серия Tuf-Lite началась в 1955 году с Tuf-Lite I, представлявшего стекловолокнисто-усиленный композитный лопаток. С момента создания вентилятор прошел несколько итераций. Оригинальный вентилятор производился как монолитный однокомпонентный воздухозахват, отливаемый как полая деталь. Tuf-Lite II был представлен в 1984 году для повышения технологичности деталей вентилятора. По словам менеджера по операциям Hudson Products Ника Риццо, было сложно поддерживать профиль оригинального монолитного воздухозахвата и при этом соответствовать требованиям к детали. Был зачат новый двухкомпонентный дизайн, включающий лопатку, состоящую из воздухозахвата и держателя (шейки). Дизайн также претерпел изменение центрального хаба. В дизайне Tuf-Lite I смолотая шейка монолитного лопатки входила в гнездо в хабе, в то время как в дизайне Tuf-Lite II цилиндрическая шейка лопатки удерживалась двумя половинками зажима, сэндвиченными между верхней и нижней пластинами хаба. Tuf-Lite III был представлен в 2004 году, вернувшись к монолитному дизайну лопатки, но сохранив конвенцию зажима.

Дизайны Tuf-Lite II и Tuf-Lite III Hudson используют проприетарную винилэфирную смолу в процессе резиновой трансфер-молдинга (RTM). Также внедряется проприетарная система защиты переднего края, и на внешнюю поверхность лопатки наносится УФ-стойкое покрытие. Вентиляторы спроектированы для устойчивости к коррозии и максимизации отношения прочность/вес. Лопатки включают аэродинамический скручивание и сужение, обеспечивающие равномерное распределение потока воздуха и энергоэффективность, а также минимизирующие вибрацию.

Hudson распознала потребность на рынке в крупногабаритном малошумном вентиляторе и увидела возможность для еще одной итерации серии Tuf-Lite. Для Tuf-Lite IV компания использовала технологию вычислительной гидродинамики (CFD) для дизайна, сфокусированного на снижении шума и эффективном воздушном потоке.

«Концепция дизайна Tuf-Lite IV заключалась в том, чтобы позволить нам ввести в эксплуатацию лопатку, которая бы работала так же эффективно, как наши существующие дизайны, однако при более низкой скорости вращения», — объясняет Риццо.

Результирующий дизайн Tuf-Lite IV смоделирован по образцу Tuf-Lite III, но примерно на 20% крупнее. Из-за увеличенного размера вентилятора новый дизайн не был совместим с существующим производственным оборудованием Hudson.

«Это значительно более крупная лопатка, чем мы отливали ранее в монолитном стиле», — говорит Риццо. «У нее гораздо более широкая хорда, она значительно длиннее, и форма воздухозахвата имеет выраженный свип или кривизну».

Hudson Products нуждалась в прессе, способной обрабатывать инструмент 5м x 1м для отливки лопаток Tuf-Lite IV. Источник | Wickert Hydraulic Presses

Hudson нуждалась в прессе, способной обрабатывать инструмент 5 на 1 метр для формовки деталей. Композитные прессы Hudson ранее разрабатывались и строились инхаус, но для нового дизайна вентилятора компания обратилась к Wickert Hydraulic Presses (Хеброн, Кентукки, США; Ландау, Германия) за новым кастомным прессом. Помимо увеличенного размера, новый дизайн лопатки представил несколько производственных вызовов. К ним относились изменения в последовательности укладки, типе стекловолокна, конфигурации материала, количестве слоев, точках впрыска смолы и позиционировании вент-линий. Новая эпоксидная смольная система также рассматривалась на этапе дизайна, но в ходе разработки Hudson вернулась к винилэфиру, использовавшемуся в предыдущих итерациях.

«Несколько кастомных опций были включены в пресс, специфичных для их форм», — говорит Тони Акерман, региональный инженер по продажам Wickert. «Мы собрались с [поставщиком форм Hudson] и сотрудничали над дизайном».

«Мы не знали точно, как смольный фронт будет течь через деталь в полости формы», — объясняет Риццо. «Точка сходимости этого смольного фронта также была проблемой. В наших существующих дизайнах — являясь RTM-применением — закрытая форма вентилируется, так как мы качаем смолу над деталью, воздух уходит через вент-линии. Как только деталь полностью намочена, идея в том, чтобы смола вытекала через вент-линии — поэтому позиционирование этих вент-линий очень важно в инструменте формы. Мы хотим поставить эти вент-линии в точке сходимости смольного фронта, пока он течет над деталью».

Wickert также сотрудничала с Hudson над системой управления прессом для настройки конкретной последовательности, системы тревог и интеграции с системой смольного насоса. Автоматический цикл был спроектирован для оптимизации времени впрыска, давления, нагрева и охлаждения. Поскольку воздушный мешок используется для создания полости в полой лопатке вентилятора, Wickert установила пневмоакуационные контролы для указания воздушному мешку, когда надуваться в конкретное время в цикле.

«Наши существующие машины имеют уровень автоматизации как часть производственного цикла, где оператор может инициировать впрыск смолы, цикл намочки, затем цикл нагрева-отверждения, затем цикл охлаждения», — говорит Риццо. «[Wickert] дал нам пресс, выполняющий все эти требования — мы смогли запрограммировать автоматический операторский цикл, функционирующий аналогично тому, что дают наши существующие прессы, с обновленными контролями и более высокой степенью функциональности и контроля по сравнению с нашими старыми машинами».

Кроме того, Wickert спроектировала пресс как верхнедействующую гидравлическую машину, что обеспечивает низкую рабочую высоту, делая его легко доступным для оператора.

«Одна из кастомных функций пресса — верхняя нагревательная пластина, способная поворачиваться для представления оператору для чистки и визуального осмотра», — добавляет Акерман.

Пока автоматизация пресса все еще дорабатывается и некоторые программные корректировки еще вносятся, Hudson начала производить вентиляторы Tuf-Lite IV и отгружает партии.

«Более широкая хорда и свип-профиль позволяют лопатке работать с повышенной эффективностью при более низких оборотах, обеспечивая более низкий общий уровень шума», — говорит Риццо о новых лопатках. «К тому же мы смогли выполнить эти требования с значительно меньшим количеством лопаток по сравнению с существующим дизайном».

Меньше лопаток означает меньше материала, делая Tuf-Lite IV более легким и менее дорогим в производстве.