Wykrywanie oleju w sprężonym powietrzu

Powietrze sprężone do mniejszej objętości uzyskuje ciśnienie przekraczające atmosferyczne, co jest wykorzystywane w wielu zastosowaniach przemysłowych i domowych. Wytworzona w tej sposób siła działającą na jednostkę powierzchni może wprawiać w ruch narzędzia pneumatyczne. Może też służyć do atomizowania lub rozpylania różnego rodzaju substancji (na przykład lakierów samochodowych), napowietrzania reaktorów farmaceutycznych podczas utleniania i czyszczenia podzespołów elektronicznych podczas produkcji.

W tych i innych zaawansowanych zastosowaniach wymagana jest bardzo wysoka czystość sprężonego powietrza. Zanieczyszczenia olejem stanowią poważny problem, lecz obecnie nie istnieje niezawodny i odpowiednio czuły system bieżącego ich wykrywania. Naukowcy korzystający z dofinansowania UE dla projektu "Detection of oil in compressed air" (DOCA) zajęli się stworzeniem pilnie potrzebnego rozwiązania w postaci nowego systemu czujników czasu rzeczywistego. Nowy system będzie wykrywać olej we wszelkiej postaci (cieczy, aerozolu i oparów), zapewniając zgodność z przepisami i eliminując ryzyko incydentów i odpowiedzialności w razie niedotrzymania parametrów.

Badacze wybrali metodę spektroskopii optycznej. Jest to najbardziej obiecująca technika, zapewniająca wyjątkowo dużą czułość (zgodną z wymogami jakości powietrza według Klasy I standardu ISO-8573), powtarzalność, odporność na zakłócenia i stabilność kalibracji. Platforma czujników będzie złożona z trzech modułów: układu próbkowania, spektroskopu optycznego i elektroniki wraz z oprogramowaniem.

Układ próbkowania został już zaprojektowany i umożliwia nieinwazyjne monitorowanie poziomu zanieczyszczeń olejowych w strumieniu sprężonego powietrza. Prace nad spektroskopem optycznym wykorzystującym metodę spektroskopii fotoakustycznej postępują zgodnie z planem. Technika ta opiera się na zjawisku emitowania dźwięku (fali ciśnienia rozszerzenia cieplnego) w reakcji na pochłonięcie energii elektromagnetycznej (światła). Jest to metoda względnie prosta i tania, a mimo to bardzo czuła. Obecne prace rozwojowe skoncentrowano na optymalizacji tej techniki w celu zwiększenia jej czułości, potencjalnie nawet dziesięciokrotnie.

Wstępne wyniki wskazują na wykonalność czujnika spełniającego wymagania co najmniej Klasy I. Oczekiwane jest uzyskanie patentu. Zaprojektowano też elektronikę czujnika i stworzono niezbędne oprogramowanie.

Technologia DOCA do bieżącego wykrywania zanieczyszczeń olejowych w sprężonym powietrzu będzie mieć ogromny wpływ na koszty i efektywność monitorowania. Wkrótce po zakończeniu projektu powinien być gotowy produkt komercyjny.