Een spray jet controle of de inspectie van een sproeistraal is een methode om de gelijkmatige verdeling en juiste werking van een sproeisysteem te meten en detecteren. Bij het gebruik van spraysystemen moeten de afmetingen van de sproeikegel en de sproeihoeveelheid aansluiten op het toepassingsgebied. De afmetingen zijn ook afhankelijk van een aantal andere factoren:
- het gebruikte medium (primer, water, alcohol, etc.);
- de uitgang van de sproeikop;
- de overdruk;
- en de sproeihoeveelheid per sproei.
Vooral bij het sproeien van lijm kan de uitgang van de sproeikop gedeeltelijk verstopt raken, wat kan leiden tot een verandering in de sproeihoeveelheid en het sproeipatroon in termen van zowel de richting als de openingshoek. Een systeem voor spray jet controle informeert de gebruiker en de besturing tijdig over dit soort afwijkingen in de sproeistraal.
Hoe ziet een sproeistraal of spray jet eruit?
Een sproeistraal is een ‘losse formatie’ van kleine druppels (met een afmeting die loopt van enkele tot honderden micrometers, voornamelijk afhankelijk van het gespoten medium) die bij de sproeimond ontstaan door verneveling van het sproeimiddel. Deze druppels verlaten de uitgang van de sproeikop op een bepaalde snelheid en remmen af door luchtwrijving.
De sproeistraal wordt bepaalt door de openingshoek van de sproeikegel en de sproeihoeveelheid (druppels per tijdseenheid). Met behulp van een sproeistraal inspectie wordt dit in kaart gebracht.
Hoe voer je een sproeistraal inspectie uit?
Een inspectie wordt uitgevoerd door het gebruiken van een laserstraal die minstens gedeeltelijk door de sproeikegel heen gaat. Hiermee kan bijvoorbeeld achterhaald worden wat de sproeidichtheid per tijdseenheid is.
Gaandeweg door de sproeikegel wordt de laserstraal afgebogen door de druppeltjes. Deze afbuiging wordt veroorzaakt door de reflectie van de druppels of door het focussen van de laserstraal, omdat druppels als microlenzen fungeren als deze optisch transparant zijn. Daarnaast wordt ook een deel van het licht geabsorbeerd door de druppels. Uiteindelijk komt er voorbij de sproeistraal minder (laser)licht aan.
Er zijn vier verschillende methodes om een sproeistraal of spray jet te controleren. Deze worden binnen optische sensoren ook wel de through-beam methoden genoemd, omdat de te meten of detecteren objecten door het uitgezonden licht passeren. De onderbreking van het licht helpt de lasers met het bepalen van de vorm, aanwezigheid en lengte van passerende objecten — in dit geval de sproeistraal en de druppels waaruit deze bestaat.
Methodes voor spray jet controle
Hieronder volgen 4 verschillende manieren om een spray jet controle uit te voeten met de L-LAS lasers van Sensor Instruments.
1. Through-beam methode met één lichtbundel
In dit geval wordt een laserstraal, bij voorkeur met een gleufvormige opening, centraal door de sproeikop geleid. De signaalafname, vergeleken met de afwezigheid van de sproeistraal, wordt gebruikt als een meting voor de sproeihoeveelheid. Deze methode wordt voornamelijk gebruikt als er alleen informatie nodig is over de sproeihoeveelheid of de aanwezigheid van een sproeistraal. Denk bijvoorbeeld aan de inspectie van sproeikoppen in de productie van spuitbussen.
2. Through-beam methode met twee lichtbundels
Deze methode is, naast kwantiteitscontrole, ook inzetbaar in symmetriecontrole. Een zijdelingse verschuiving van de sproeikegel kan met deze methode gedetecteerd worden. Het systeem met twee stralen wordt voornamelijk gebruikt wanneer een simpele maar kostefficiënte manier van het monitoren van de symmetrie van de sproeikegel nodig is. Deze applicatie is belangrijk voor het bewaken van de precisie van een verfspuit in bijvoorbeeld het kleuren van auto-onderdelen waarbij de verf niet op andere delen mag komen.
3. Through-beam methode met drie lichtbundels
Zelfs de kleinste afwijkingen in symmetrie en hoeveelheid kunnen met deze methode gedetecteerd worden. Hierbij zijn er twee evaluatie-modes mogelijk: ABSOLUTE evaluation mode en RELATIVE evaluation mode. In beide modes wordt de relatie tussen de twee uiterste stralen en de relatie van de middelste straal tot de twee uiterste stralen geëvalueerd. Bij de absolute evaluation mode wordt gewerkt met ruwe waarden en bij de relative mode wordt gewerkt met waarden die pas tijdens het sproeien worden gevormd. Deze methode leent zich uitstekend voor zeer precieze toepassingen zoals verschillende kleurpatronen op fietsframes die niet mogen overlappen.
4. Through-beam methode met een lichtscherm
Met deze methode wordt er een continu licht op de sproeistraal geschenen. De lichtband is wijder dan de diameter van de sproeikegel. Dit betekent dat de sproeistraal volledig gedetecteerd wordt. Aan de andere kant van sproeistraal is er een ontvanger die ontworpen is als een lijnsensor met meer dan 1000 individuele miniatuurdetectoren die in een rij geplaatst zijn. Dit maakt een continu waarneming van het sproeistraalprofiel mogelijk. Het procentuele verschil tussen de twee lijnsignalen die alvorens en tijdens het sproeien worden geregistreerd, wordt gebruikt om het straalprofiel te bepalen. Een voorbeeld van een applicatie is het bepalen van de gelijkmatige verdeling van contactlijm over de plakrand van verpakkingen.
Inspectie van sproeistralen in ATEX omgevingen
De inspectie van de sproeistralen is ook mogelijk in ATEX omgevingen. De sproeistraal bevindt zich dan in een omgeving met een explosiegevaar door de aanwezigheid van ontvlambare gassen, stoffen, dampen of mist.
Bij het gebruiken van bijvoorbeeld een contrastsensor, zoals de SPECTRO-1-POF, wordt alleen het optische deel van de sensor in het ATEX gebied ondergebracht. Belangrijk in zo een toepassing is dat het optische vermogen van de sensor (in mW) niet het toegestane limiet overschrijdt. Dit komt door het feit dat geconcentreerd (laser)licht een ontstekingsbron kan vormen. Bij onze contrastsensoren ligt het optische vermogen veel lager dan dit limiet.
