ไครโอเจ็ท

CryoJet / IceJetเป็นเทคโนโลยีที่พัฒนามาจากกระบวนการตัดเฉือนด้วยน้ำแรงดันสูง (AWJ)เทคโนโลยี CryoJet/IceJet ใช้ อนุภาค น้ำแข็งที่ทำจากน้ำที่มาจากระบบน้ำไหลหรือน้ำจืดในการตัดวัสดุ ในขณะที่อนุภาคน้ำแข็งกำลังตัดวัสดุ พวกมันจะละลายและเข้าไปในถังน้ำของเครื่อง น้ำแรงดันสูงที่ทำหน้าที่เป็นเจ็ทตัดสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ด้วยการกรอง ที่เหมาะสม ทำให้เกิดวงจรน้ำแบบปิด อย่างไรก็ตาม ผู้ใช้ส่วนใหญ่ไม่ได้นำน้ำกลับมาใช้ใหม่ หากมีการใช้งานอย่างแพร่หลายมากขึ้น CryoJet อาจช่วยลดปริมาณของเสียจากสารกัดกร่อนที่เกิดขึ้นใน กระบวนการ ตัดด้วยน้ำ แรงดันสูงในปัจจุบันได้อย่างมาก เนื่องจากเทคโนโลยีนี้ไม่ได้ใช้สารกัดกร่อน ที่เป็นแร่ธาตุ ^{[ 1 ]}

มีวิธีการสร้างอนุภาคน้ำแข็งอยู่สองวิธีที่แตกต่างกัน

• สามารถเตรียมอนุภาคน้ำแข็งล่วงหน้าได้โดยใช้เครื่องกำเนิดอนุภาคน้ำแข็ง เก็บไว้ในถังเก็บแล้วจึงป้อนเข้าสู่หัวฉีดแบบใช้แรงดึงดูดแบบดั้งเดิม
• ความจำเป็นในการใช้เครื่องกำเนิดอนุภาคน้ำแข็ง สถานที่จัดเก็บแบบระบายความร้อน และอุปกรณ์ลำเลียงสามารถถูกกำจัดได้โดยการสร้างอนุภาคน้ำแข็งในแหล่งกำเนิดระหว่างการก่อตัวของเจ็ทน้ำ ในกรณีนี้ เจ็ทน้ำแข็งจะถูกสร้างขึ้นโดยการลดอุณหภูมิของน้ำที่มีแรงดันและควบคุมการเปลี่ยนแปลงสถานะในระหว่างการผ่อนคลายแรงดันในหัว ฉีดเจ็ท หรือโดยการเปลี่ยนแปลงสถานะโดยการดึงก๊าซเหลวเย็น เช่นไนโตรเจนเหลว (N₂ ₎ เข้ามา (ดู: แผนภาพสถานะของน้ำ )

เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีการตัดอื่นๆ เช่นการตัดด้วยพลาสมาหรือการตัดด้วยเลเซอร์ เทคโนโลยี การตัดด้วยน้ำแรงดันสูงแบบดั้งเดิมจะสร้างวัสดุเหลือทิ้งเพิ่มเติม (นอกเหนือจาก วัสดุ ที่ตัดแล้ว) ^{[ 2 ]}เหนือสิ่งอื่นใด การใช้สารขัดถูแร่เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของเจ็ทตัดกำลังกลายเป็นปัญหามากขึ้นเรื่อยๆ ประการแรก ในฐานะผู้บริโภคมันเป็นปัจจัยต้นทุนที่สำคัญที่สุดของกระบวนการ และประการที่สอง มันคิดเป็นมากกว่า 99% ของวัสดุเหลือทิ้งที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการตัด ดังนั้นจึงต้องใช้ ระบบ การจัดการของเสียที่ ซับซ้อนและมีราคาแพง ด้วยเหตุนี้ นักวิจัยจึงได้หารือถึงแนวทางต่างๆ เพื่อกำจัดความจำเป็นในการใช้ สารขัด ถูแร่ในขณะที่ยังคงรักษาประสิทธิภาพการตัดที่ทรงพลัง เอาไว้

การวิจัยเชิงทดลองครั้งแรกเกี่ยวกับเทคโนโลยีไอซ์เจ็ทเกิดขึ้นในปี 1982 เมื่อมีการสร้างอนุภาคน้ำแข็งขึ้นเป็นครั้งแรกโดยการบดอนุภาคน้ำแข็งขนาดใหญ่ด้วยเครื่องจักรกล Galecki และ Vickers [Gal82] ได้ทำการทำความสะอาดและขัดผิวด้วยเทคนิคการพ่นน้ำแข็ง อนุภาคน้ำแข็งถูกผลิตขึ้นโดยการแช่เย็นก้อนน้ำแข็งขนาด 3 ซม. จากนั้นจึงนำไปใส่ในภาชนะบรรจุไนโตรเจนเหลวเพื่อให้ก้อนน้ำแข็งเย็นลงอีก และสุดท้ายนำไปใส่ในเครื่องบดเชิงกลเพื่อบดให้ละเอียดแล้วจึงพ่นเข้าไปในหัวฉีด

นอกจากนี้ ในปี 1982 Krzysztof และคณะ ได้แสดงให้เห็นว่าหนึ่งในแอปพลิเคชันที่มีแนวโน้มดีที่สุดสำหรับอนุภาคน้ำแข็งคือเทคโนโลยีการทำความสะอาด น้ำแข็งเป็นวัสดุที่หาได้ง่าย ราคาไม่แพง และสามารถใช้เป็นเครื่องมือการผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมได้ ในการผลิต เครื่องมือนี้ จำเป็นต้องใช้เพียงน้ำ ไฟฟ้า และสารทำความเย็นเท่านั้น และสามารถผลิตได้ทันเวลา การใช้เครื่องมือที่ทำจากน้ำแข็งอาจช่วยป้องกันมลพิษและกำจัด สิ่งปนเปื้อน บนชิ้นงาน ได้ อย่างมีประสิทธิภาพ

นับตั้งแต่นั้นมา นักวิจัยหลายคนได้พัฒนาอุปกรณ์สำหรับการผลิตอนุภาคน้ำแข็ง โดยส่วนใหญ่เพื่อวัตถุประสงค์ในการทำความสะอาด [Set98] การขัดเงา [His94] และการกำจัดสิ่งปนเปื้อนบนพื้นผิว [Ges99] งานวิจัยใหม่ๆ [Shan05] และ [Klu05] แสดงให้เห็นว่าอนุภาคน้ำแข็งสามารถใช้กับงานฉีดน้ำแรงดันสูง เช่น การทำความสะอาด การขจัดคราบไขมัน และการตัด โดยมีแนวคิดพื้นฐานมาจากการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนระหว่างก๊าซไครโอเจนิกเย็นและหยด น้ำที่ถูกทำให้ เป็นละออง อนุภาคน้ำแข็งจะก่อตัวขึ้นภายในระบบโดยการถ่ายเทความร้อนแฝงของหยดน้ำไปยังไนโตรเจนเหลว Kluz และคณะแสดงให้เห็นว่ากระแสอากาศ-อนุภาคน้ำแข็งสามารถสร้างขึ้นและนำไปใช้ในการแปรรูปวัสดุชีวภาพและอาหารได้ การศึกษาที่ดำเนินการแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้และประสิทธิภาพของการใช้ผงน้ำแข็งละเอียดเป็นสารขัดถู โดยมีประสิทธิภาพด้านพลังงานของกระบวนการที่ยอมรับได้และเทคโนโลยีค่อนข้างง่าย อย่างไรก็ตาม ผลผลิตของกระบวนการนั้นน้อยกว่าเมื่อใช้สารขัดถูที่เป็นอนุภาคแร่

เทคโนโลยีที่คล้ายกันคือการบำบัดด้วยเจ็ทน้ำ-สารขัดถู-น้ำแข็งแรงดันสูงแบบไฮบริด เทคโนโลยีดังกล่าวใช้เจ็ทน้ำ-สารขัดถูแรงดันสูงร่วมกับการเติมเม็ดน้ำแข็งแห้งCO2 Borkowski และคณะ _[ Bor03] แสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพของการบำบัดพื้นผิวด้วยเจ็ทไฮบริดขึ้นอยู่กับคุณภาพของอนุภาคน้ำแข็ง