В практике наиболее широкое распространение получил метод струйной очистки под высоким давлением (гидродинамическая очистка), применяемый для наружной мойки автомобиля и агрегатов. Принцип удаления загрязнений с помощью струи состоит в механическом разрушении слоя загрязнений, его связей, называемых адгезионными, с очищаемой поверхностью за счет нормальных и касательных напряжений, которые возникают при ударе движущейся жидкости (вода, моющий раствор) о преграду.
Загрязнения удаляются в том случае, если сила удара (ударный импульс) струи о поверхность объекта очистки превосходит хотя бы одну из прочностных адгезионно-когезионных характеристик загрязнений, таких, как прочность на сжатие, изгиб, сдвиг, сила адгезии и др.
Если сила взаимодействия частиц загрязнений с очищаемой поверхностью больше силы взаимодействия между частицами загрязнений, то очистка осуществляется способом «сверления». В противном случае — способом «отрывания».
Для преобразования потенциальной энергии напора жидкости в кинетическую энергию струи применяются специальные насадки. Насадками различного профиля и размера формируют струи жидкости. К примеру, насадки с круглым отверстием на выходе дают резкую, сплошную и сосредоточенную струю, которая может проникать через слой загрязнений для отделения их снизу от очищаемой поверхности и дает возможность очищать труднодоступные места. Насадки со щелевым выходом выдают плоскую веерную струю с углом 15-120°. При малых углах струя получается плоская и резкая со значительной силой удара. По мере увеличения угла струя расширяется, но сила удара заметно снижается. При больших углах струя — плоская широкозахватная. В сравнении с обычными насадками насадки высокого давления обладают более четко очерченной концентрированной струей. В результате — тесно связанные капельки воды увеличивают силу удара струи в 1,5 раза.
Насосы, снабженные шлангами и пистолетами-распылителями, относятся к простейшим установкам, которые реализуют метод гидродинамической очистки. Качественная и, что немаловажно, высокопроизводительная очистка поверхностей обеспечивается путем повышения ударного действия струи в совокупности с высокой температурой воды и большой скоростью струи (170-250 м/с), обусловленной высоким напором перед насадкой (до 200-220 кгс/см2).
Моечные машины условно можно подразделить:
- по виду исполнения — на стационарные и передвижные;
- по типу привода насоса — от электродвигателя, с пневматическим и гидравлическим приводами, от двигателя внутреннего сгорания;
- по исполнению насоса — на аксиально-поршневые, радиально-поршневые и рядные;
- по конструкции насосного агрегата — на моноблочные, редукторные и фланцевые;
- по температуре подаваемой воды — с подогревом, без подогрева, парогенераторы.
Гидравлическая мониторная моечная машина работает по принципу, который заключается в следующем: вода через водяной фильтр, задачей которого является обеспечение защиты насоса от попадания песка и других механических частиц, поступает в головку цилиндров. Насос создает давление и нагнетает воду через перепускной клапан в напорный шланг высокого давления, затем подает в пистолет и через насадку (турболазер) наружу, на поверхность, предназначенную для очистки. Давление на выходе можно изменять рукояткой регулятора давления и контролировать по манометру. При повышении давления выше нормы открывается встроенный в систему предохранительный клапан, вода вновь подается на вход насоса, тем самым предотвращая его повреждение. Во время работы машины в автоматическом режиме активизацией ручки пистолета обеспечивается перетекание воды через смеситель и машина включается. Если ручка больше не активизируется, то вода циркулирует через перепускной клапан и машина останавливается. Через активизацию ручки пистолета происходит повторное включение. При работе машины в ручном режиме происходит забор воды из любой емкости (бака). Если ручка пистолета не активизируется в течение 4 минут, то машина выключается. Моющее средство подается в систему через инжектор из отдельной емкости, куда опускается шланг. После поворота рукоятки регулятора давления машина автоматически засасывает моющее средство и подает его вместе с водой в турболазер.
Для повышения качества очистки и облегчения труда используются:
- насадки высокого давления, обеспечивающие форму и площадь следа струи на очищаемой поверхности. Насадки обладают постоянным углом распыла (0, 15, 25, 30, 40 и 60°) или переменным (от 0 до 90°), регулируемым в процессе очистки от минимального до максимального значений. При угле распыла 0° — струя концентрированная, с большим ударным импульсом, однако площадь очистки небольшая. Увеличение угла распыла расширяет струю — струя становится плоской, веерной и широкозахватной, но ударный импульс значительно снижается;
- турбонасадки, в которых сосредоточенная струя жидкости, вращаясь со скоростью 4000 мин-1, описывает конусную поверхность. Хорошая очищающая способность достигается высоким ударным импульсом (на расстоянии 20 см от насадки значение ударного импульса составляет более 70%), а большая площадь очистки — вращением струи;
- турболазер — насадка, которая изменяет структуру жидкости, поступающей на очищаемую поверхность. Каждая капля воды турболазера в 10 раз крупнее и весит в 1000 раз больше, чем в машинах с обычными насадками. Мелкие капли жидкости теряют свою силу, воздействуют с ослабевающим эффектом из-за сопротивления воздуха, а крупные ударяют по очищаемой поверхности со скоростью 600 км/ч. Это приводит к возникновению мощного ударного импульса, величина которого на расстоянии 20 см от насадки составляет 90%, в то время как для обычных машин — 50%, а для турбонасадки — 70-75%.
Моющие средства — высокоэффективные составы для удаления загрязнений. Позволяют с большей эффективностью осуществлять процесс очистки от загрязнений. Отметим, что номенклатура выпускаемых моющих средств отличается значительным разнообразием. Однако, практически все они обладают негативным качеством наносить ущерб окружающей природе из-за того, что большинство из них с трудом разлагаются на почве и в воде водоемов, рек, обладают способностью накапливаться в тканях организмов растительного и животного происхождения, нередко и сами средства, смешиваясь с загрязнениями, активно участвуют в нарушении экологического баланса в природе. Поэтому моющие средства должны обладать не только высокой активностью к различным загрязнениям, но и характеризоваться низкой токсичностью, водорастворимостью, пожаробезопасностью, биоразлагаемостыо. В мониторных моечных машинах рекомендуется применять универсальные биоразлагаемые моющие средства.
Процесс проведения моечно-очистительных работ характеризуется следующими основными показателями:
- динамическим давлением струи воды (сила удара);
- расходом воды;
- температурой воды;
- применяемыми моющими средствами.
При использовании моющих средств рекомендуется надеть перчатки или нанести на кожу рук защитную пасту, кремы (силиконовый крем, пасту Миколан, ХИОТ-6, мазь ИЭР-1 и др.).
Один из важнейших показателей, характеризующих очистительную способность струи, — сила удара струи о поверхность. Решающее влияние на повышение силы удара оказывают четыре фактора:
- форма струи,
- расход воды,
- давление, развиваемое насосом,
- расстояние от насадки до очищаемой поверхности.
Увеличение силы удара струи пропорционально расходу воды и давлению ее истечения, из чего следует, что, так как вода — это ценный лимитируемый продукт и тем более, что за него необходимо платить, значит, что повышение давления — это наиболее реальное и эффективное условие повышения силы удара. Вывод следующий — при неизменном расходе воды при повышении давления мы имеем значительное возрастание силы удара.
С увеличением расстояния между насадкой и очищаемой поверхностью величина ударного импульса уменьшается по гиперболической зависимости. С ростом давления перед насадкой продуктивность работы насоса значительно вырастает. Наибольший расход воды отмечается при применении пистолета-распылителя. При давлении 140-105 Па расход воды достигает 16 л/мин и превышает расход воды при использовании турбонасадок на 14-28%.
Для снижения межмолекулярных сил, действующих внутри загрязнения, и снижения сил адгезии с очищаемой поверхностью следует применять подогрев воды. Температура воды выбирается в зависимости от вида и состава загрязнений, материала очищаемой поверхности, требований к качеству очистки и др.
Вода, используемая в мойке и очистке, становится сильно загрязненной. Она загрязняется вредными для окружающей среды примесями. К примеру, один автомобиль несет на себе в среднем до 60 кг загрязнений, сложных по составу, пропитанных маслами и продуктами их физико-химического превращения. Высокая адгезия загрязнений, сложная конфигурация поверхностей определяют необходимость применения моющих средств, которые, повышая качество очистки и производительность труда, в то же время резко ухудшают состав сточных вод. Использование нетоксичных биоразлагаемых моющих средств существенно расширило сферу применения моечных машин.
Особенно внимательного отношения к проведению моечно-очистительных работ требует забота о будущих поколениях, охрана природы и рациональное использование природных ресурсов. Процесс должен быть организован таким образом, чтобы полностью исключить сброс грязной воды в канализацию. Тем более не допускается сброс загрязненных вод в открытые и подземные природные водоемы.
Если применяются мониторные моечные машины, то процесс наружной мойки и очистки в зависимости от объема работ, условий работы и эксплуатации объекта проводится прямо на специализированных участках (постах) мойки и очистки. Для работы моечных машин необходимо использовать оборотную, техническую и свежую воду. Участок наружной мойки и очистки может устраиваться на открытой площадке с твердым покрытием или в изолированном помещении.
Рабочее помещение участка необходимо оборудовать приточно-вытяжной вентиляцией, грязесборником и (или) установкой для очистки сточных вод. На участке должен быть организован нормальный воздухообмен (скорость движения воздуха не более 0,3 м/с); температурный режим (17-19°С) и относительная влажность воздуха (30-60%). Кратность воздухообмена — 5.
Уклон полов в сторону трапа для стока грязной воды или к сливному колодцу следует выдержать в пределах 2-3%.
Для мойки и очистки можно использовать любые марки моечных машин высокого давления, выпускаемых отечественными и зарубежными фирмами-изготовителями.
При проведении моечно-очистительных работ надлежит выполнять следующие требования:
- держать распылительный пистолет машины двумя руками;
- следить (по манометру) за давлением на выходе распылительного пистолета;
- не превышать максимальных значений давления и температуры;
- при перерыве в работе ставить распылительный пистолет на предохранитель.
Запрещается: использовать моечную машину в других целях; направлять струю воды на людей, животных, электрические установки, провода и т.п.