Hudson Products: 60+ Jaar Innovatie in Glasvezel Ventilatorexcellente

Hudson Products keerde zich tot Wickert Hydraulische Pressen voor een pers vergelijkbaar met zijn bestaande pressen, doch met geüpdate controles en een hogere graad functionaliteit en controle. Bron | Wickert Hydraulische Pressen

Hudson Products (Hudson, Beasley, Texas, VS) is een toonaangevende fabrikant van luchtgekoelde warmtewisselaars en axiale stroomventilatoren. De bedrijfs glasvezel Tuf-Lite axiale stroomventilatoren zijn al meer dan 60 jaar in productie en worden verkozen voor industriële toepassingen. Meer dan 250.000 Tuf-Lite ventilatoren zijn momenteel wereldwijd in gebruik.

De Tuf-Lite ventilatorserie begon in 1955 met de Tuf-Lite I, met een glasvezelversterkt composiet blad. Sinds zijn creatie is de ventilator door een paar iteraties gegaan. De oorspronkelijke ventilator werd geproduceerd als een monolietische eenstuk luchtfoil die als een hol deel gemould werd. Tuf-Lite II werd in 1984 geïntroduceerd om de fabricageerbaarheid van de ventilatoronderdelen te verhogen. Volgens Hudson Products operatiemanager Nick Rizzo, was het uitdagend om het profiel van de oorspronkelijke monolietische luchtfoil te behouden en toch aan de deelvereisten te voldoen. Een nieuw, twee-deel ontwerp werd geconcipieerd met een blad bestaande uit een luchtfoil en houder, of nek. Het ontwerp zag ook een verandering in zijn centrumhub. In het Tuf-Lite I ontwerp, paste de gemouldde nek van het monolietische blad in een socket in de hub, terwijl in het Tuf-Lite II ontwerp, de cilindrische nek van het blad vastgehouden werd door twee klemhelften gesandwicht tussen een boven- en onderhubplaat. De Tuf-Lite III werd in 2004 geïntroduceerd, terugkerend naar het monolietische bladontwerp maar het klemconventie behoudend.

Hudson's Tuf-Lite II en Tuf-Lite III ventilatorontwerpen gebruiken een eigen vinylesterhars in een resin transfer moulding (RTM) productieproces. Een eigen voorrandbeschermingssysteem is ook ingesloten, en een UV-bestendige coating wordt aangebracht op het bladexterieur. De ventilatoren zijn ontworpen om corrosie te weerstaan en de sterkte-gewichtverhouding te maximaliseren. De ventilatorbladen incorporeren een aerodynamische twist en taper ontworpen om een gelijkmatige luchtstroomverdeling en energie-efficiëntie te bieden terwijl ook trillingen geminimaliseerd worden.

Hudson herkende een behoefte in de markt voor een grote-diameter, lage-lawaaiventilator en zag een kans voor nog een iteratie van de Tuf-Lite serie. Voor de Tuf-Lite IV, gebruikte het bedrijf computational fluid dynamics (CFD) technologie voor een ontwerp gericht op lawaaireductie en efficiënte luchtstroom.

"Het ontwerpconcept achter de Tuf-Lite IV was om ons toe te staan een blad in dienst te stellen dat zo efficiënt zou opereren als onze bestaande ontwerpen, maar bij een lagere operationele snelheid," legt Rizzo uit.

De resulterende Tuf-Lite IV ontwerp is gemodelleerd naar de Tuf-Lite III, maar is ongeveer 20% groter. Vanwege de verhoogde grootte van de ventilator, was het nieuwe ontwerp niet compatibel met Hudson's bestaande productieapparatuur.

"Dit is een significant groter blad dan wat we eerder in de monolietische stijl gemould hebben," zegt Rizzo. "Het heeft een veel werdere koord, is significant langer en de luchtfoilvorm heeft een duidelijke sweep of curve."

Hudson Products had een pers nodig die capabel was van het hanteren van het 5m x 1m gereedschap dat nodig zou zijn om de Tuf-Lite IV ventilatorbladen te moulden. Bron | Wickert Hydraulische Pressen

Hudson had een pers nodig die capabel was van het hanteren van het 5-op-1-meter gereedschap vereist om de delen te moulden. Hudson's composietpressen waren eerder intern ontwikkeld en gebouwd, maar voor het nieuwe ventilatorontwerp keerde het bedrijf zich tot Wickert Hydraulische Pressen (Hebron, Ky., VS; Landau, Duitsland) voor een nieuwe custom pers. Naast de verhoogde grootte, presenteerde het nieuwe bladontwerp diverse productieuitdagingen. Deze omvatten veranderingen in legvolgorde, type glasvezel, materiaalconfiguratie, aantal lagen, harsinjectiepunten en positionering van ontluchtingslijnen. Een nieuw epoxy-gebaseerd harsysteem werd ook overwogen tijdens de ontwerpfase, maar gedurende de ontwikkeling keerde Hudson terug naar de vinylester die het in eerdere iteraties had gebruikt.

"Verscheidene custom opties werden aan de pers toegevoegd die specifiek waren voor hun moulds," zegt Tony Ackerman, regionale sales engineer voor Wickert. "We kwamen bijeen met [Hudson's] mould leverancier en collaboreerden op het ontwerp."

"We wisten niet precies hoe de harsfront zou vloeien over het deel binnen de mouldcaviteit," legt Rizzo uit. "Het convergentiepunt van die harsfront was ook een zorg. Met onze bestaande ontwerpen — een RTM toepassing — is de gesloten mould geventileerd zodat terwijl we de hars over het deel pompen, lucht ontwijkt door de ontluchtingslijnen. Eenmaal het deel volledig nat is, is het idee om de hars te laten bloeden door de ontluchtingslijnen — dus de positionering van die ontluchtingslijnen is heel belangrijk in het mouldgereedschap. We willen die ontluchtingslijnen plaatsen op het convergentiepunt van de harsfront zoals het over het deel vloeit."

Wickert collaboreerde ook met Hudson aan het controlsysteem voor de pers om de specifieke sequentie, alarmsysteem en integratie met harspumpsysteem op te zetten. De automatische cyclus was ontworpen om injectietijd en drukverhitting en afkoeling te optimaliseren. Omdat een luchtblaas gebruikt wordt om een caviteit in het holle ventilatorblad te creëren, installeerde Wickert luchtactuatiecontroles om de luchtblaas te vertellen wanneer te infleren op een specifiek moment in de cyclus.

"Onze bestaande machines hebben een niveau van automatisering als deel van de productiecyclus waar de operator in staat is om een harsinjectie, natmaken cyclus, dan een verhittingcyclus harder dan afkoelcyclus te initiëren," zegt Rizzo. "[Wickert] gaf ons een pers die al die vereisten bereikte — we waren in staat om een automatische operatorcyclus te programmeren die vergelijkbaar functioneerde met wat onze bestaande pressen ons gaven, met geüpdate controles en een hogere graad functionaliteit en controle vergeleken met onze oudere machines."

Daarnaast ontwierp Wickert de pers als een top-acting hydraulische machine, wat een lage werkhogte produceert, makkelijk toegankelijk voor de operator.

"Een van de custom features op de pers is een bovenste verhittingsplaat die kan zwenken om zich aan een operator te presenteren voor reiniging en visuele inspectie," voegt Ackerman toe.

Terwijl de automatisering voor de pers nog gefinaliseerd wordt en nog enkele software-aanpassingen worden gemaakt, heeft Hudson begonnen met het produceren van de Tuf-Lite IV ventilatoren en eenheden te verzenden.

"De werdere koordbreedte en het uitgezweepe profiel staan het blad toe om te opereren met verhoogde efficiëntie bij lagere RPM, wat een lagere algehele geluidsoutput oplevert," zegt Rizzo van de nieuwe bladen. "Bovendien waren we in staat om aan deze vereisten te voldoen met significant minder bladen vergeleken met het bestaande ontwerp."

Minder bladen betekent minder materiaal, wat de Tuf-Lite IV lichter en minder duur om te produceren maakt.