Temperature control units for operation with pressurised water
Principle of operation (หลักการทำงาน)
เมื่อทำงานโดยใช้น้ำที่มีแรงดัน จะใช้เครื่องควบคุมอุณหภูมิแบบวงจรปิด โดยตัวเครื่องและน้ำที่ไหลเวียนอยู่ภายในจะอยู่ภายใต้แรงดัน ซึ่งแรงดันที่ต้องใช้จะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิขาออกการขยายตัวของน้ำจะถูกดูดซับโดยถังขยาย (expansion vessel/system) โดยแรงดันภายในเครื่องและในวงจรควบคุมอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นตามการขยายตัวของน้ำที่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเมื่ออุณหภูมิประมาณ 98°C (208°F) น้ำในถังขยายจะเริ่มกลายเป็นไอ และจะดำเนินต่อไปจนกว่าจะถึงแรงดันอิ่มตัวที่สอดคล้องกับอุณหภูมิขาออกที่ตั้งไว้ (เช่น แรงดันเกิน 2.6 บาร์ ที่อุณหภูมิ 140°C / 285°F)ดังนั้น อุณหภูมิขาออกจึงไม่ขึ้นอยู่กับแรงดันของระบบน้ำที่มีอยู่ในปัจจุบัน
Figure 1: เครื่องควบคุมอุณหภูมิ Regloplas รุ่น P160M (สูงสุด 160°C / 320°F)
Principle of operation (หลักการทำงาน + ส่วนประกอบ)
41 - Cooler = ตัวทำความเย็น
E21 - Heater = ฮีตเตอร์ / ตัวให้ความร้อน
M10 - Magnetic drive pump = ปั๊มขับเคลื่อนด้วยแม่เหล็ก
Y2 - Solenoid valve (automatic water refill) = วาล์วโซลินอยด์ (เติมน้ำอัตโนมัติ)
Y6 - Solenoid valve (cooling) = วาล์วโซลินอยด์ (สำหรับทำความเย็น)
Y8 - Solenoid valve (pressure relief) = วาล์วโซลินอยด์ (ระบายแรงดัน)
B8 - Temperature sensor = เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ
57 - Safety valve = วาล์วนิรภัย
56.2 - One-way check valve = วาล์วกันกลับ (ทางเดียว)
60 - Filter (water circuit) = ตัวกรอง (ในระบบน้ำ)
S1 - Level control = ตัวควบคุมระดับน้ำ
F5 - Safety thermostat = เทอร์โมสตัทนิรภัย
61 - Pressure gauge = เกจวัดแรงดัน
M2 - Filling pump = ปั๊มเติมน้ำ
Y18 - Solenoid valve blow out OFF = วาล์วโซลินอยด์ (เป่าระบาย - ปิด)
16 - System with heater = ระบบที่มีฮีตเตอร์
17 - System with cooler = ระบบที่มีตัวทำความเย็น
58 - Bypass = ทางบายพาส
99 - Consumer = อุปกรณ์ที่ใช้งาน/โหลด (เช่น แม่พิมพ์)
Y16 - Solenoid valve compressed air = วาล์วโซลินอยด์ (ลมอัด)
เครื่องควบคุมอุณหภูมิแบบใช้น้ำแรงดัน (Pressurised water units) สามารถนำไปใช้ได้กับงานทุกประเภทที่ข้อดีของน้ำมีความสำคัญ แม้ในอุณหภูมิที่สูงกว่า 90°C / 195°F
ตัวอย่างเช่น
-
มีความสามารถในการระบายความร้อนสูง แม้ตัวเครื่องมีขนาดเล็ก
-
ใช้ในกระบวนการฉีดขึ้นรูปพลาสติก (injection moulding) ที่อุณหภูมิแม่พิมพ์สูงหรือต่ำกว่า 90°C / 195°F ได้
-
ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนจากน้ำไปใช้น้ำมันถ่ายเทความร้อน (thermal oil)
เมื่อระดับน้ำลดลงต่ำกว่าค่าขั้นต่ำที่ตั้งไว้ ตัวควบคุมระดับน้ำจะเปิดวาล์วโซลินอยด์และสั่งให้ปั๊มเติมน้ำทำงาน ปั๊มเติมน้ำนี้ช่วยให้สามารถเติมน้ำเข้าเครื่องได้ แม้ว่าแรงดันในวงจรน้ำจะต่ำกว่าแรงดันภายในเครื่อง ซึ่งแรงดันนี้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิขาออกจากนั้นน้ำจะไหลผ่านวาล์วกันกลับเข้าสู่ระบบนอกจากอุปกรณ์ที่กล่าวไว้ในหัวข้อที่ 2 แล้ว เพื่อความปลอดภัย เครื่องควบคุมอุณหภูมิแบบใช้น้ำแรงดันจะต้องมีอุปกรณ์เพิ่มเติมดังนี้:วาล์วกันกลับ (One-way check valve) ป้องกันไม่ให้น้ำไหลย้อนกลับ เมื่อแรงดันในระบบสูงกว่าฝั่งน้ำวาล์วนิรภัย (Safety valve) จะเปิดเมื่อแรงดันในระบบสูงเกินไปเกจวัดแรงดัน (Pressure gauge) ใช้แสดงแรงดันของระบบ (แรงดันคงที่) ซึ่งเกิดจากทั้งการขยายตัวของน้ำและแรงดันไอน้ำอิ่มตัววาล์วโซลินอยด์ระบายแรงดัน (Pressure relief solenoid valve) ใช้ลดแรงดันในระบบ เพื่อให้สามารถแยกเครื่องออกจากอุปกรณ์ใช้งานได้อย่างปลอดภัย โดยจะทำงานแบบอัตโนมัติหรือกดปุ่มควบคุมก็ได้ หลังจากที่น้ำเย็นลงถึงอย่างน้อย 80°C / 175°Fเมื่อระบายแรงดันแล้ว สามารถระบายน้ำออกจากอุปกรณ์ใช้งาน (consumer) ได้ด้วยวิธีดูด ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 80°C / 175°F (จำเป็นต้องจำกัดอุณหภูมิ เพราะจุดเดือดของน้ำจะต่ำลงเมื่ออยู่ในสภาวะดูด)วาล์วโซลินอยด์สำหรับการดูดต้องเปิด เพื่อให้อากาศเข้าสู่ระบบควบคุมอุณหภูมินอกจากนี้ ยังสามารถใช้โหมดป้องกันการรั่ว (leak-stop mode) และการระบายน้ำด้วยการดูดหรือการเป่าลม (blow-out) ได้เช่นกันสำหรับเครื่องที่มีอุณหภูมิขาออกสูงกว่า 140°C / 285°F มักจะติดตั้งปั๊มเติมน้ำ เนื่องจากที่อุณหภูมิสูงระดับนี้ อาจไม่สามารถเติมน้ำด้วยแรงดันน้ำประปาได้เสมอไป
ในเครื่องควบคุมอุณหภูมิแบบใช้น้ำแรงดัน สามารถทำการระบายความร้อนแบบโดยตรงได้ ทำให้ไม่จำเป็นต้องมีเครื่องทำความเย็นแยกต่างหาก
อย่างไรก็ตาม การระบายความร้อนแบบตรงมีข้อเสียหลายประการ ได้แก่:
-
ไม่สามารถเติมสารป้องกันการกัดกร่อนได้ เพราะมีการเติมน้ำใหม่เข้าไปตลอด (ยกเว้นระบบปิด)
-
มีความเสี่ยงต่อการเกิดตะกรันและสิ่งสกปรกในระบบควบคุมอุณหภูมิ
-
ควบคุมอุณหภูมิได้ไม่ดี (อุณหภูมิแกว่งมาก)
-
อุณหภูมิขาออกสูงสุดประมาณ 100°C / 210°F เนื่องจากน้ำร้อนจะระเหยขณะระบายความร้อน
ข้อดีที่สำคัญที่สุดของการระบายความร้อนแบบตรง คือมีความสามารถในการระบายความร้อนสูงมาก เหมาะกับงานที่ใช้อุณหภูมิต่ำ (เช่น 30°C / 85°F)
ดังนั้น การเลือกใช้งานต้องพิจารณาตามลักษณะงานเป็นหลัก