David Gailey

Przemysł sportów motorowych jest jednym z najbardziej konkurencyjnych w dzisiejszym świecie. Zespoły wyścigowe zawsze szukają nawet najmniejszej przewagi nad innymi zespołami. Z tym wysoce konkurencyjnym rynkiem, przychodzi ogromna szansa dla dystrybutorów gazu i producentów sprzętu, aby pomóc w rozwoju nowych produktów i/lub procesów, które sprawią, że samochody będą jeździć szybciej, a pit-stopy będą przebiegać płynniej.

Przez wiele lat NASCAR, IRL, CART i inne ligi wyścigowe nie przywiązywały większej wagi do zwiększenia wydajności sprzętu do kontroli ciśnienia i przepływu gazu.  Ostatnio jednak zespoły zaczęły zdawać sobie sprawę, że jest to obszar, który może przynieść znaczącą poprawę w zakresie skrócenia czasu pit stopu i obniżenia kosztów sprzętu.

Użycie gazu

Wszystkie zespoły używają gazów spawalniczych (Ar, CO2) do budowy i dostosowywania ram. Oprócz tych tradycyjnych gazów spawalniczych, do zasilania narzędzi pneumatycznych i do podwieszania samochodów podczas pit stopów używa się ogromnych ilości azotu. Większość zespołów dysponuje dużymi przenośnymi wózkami, w których mieści się od trzech do sześciu butli z azotem, a zespoły prawie zawsze mają więcej niż jeden wózek, więc w razie problemów podczas zawodów, łatwo dostępny jest duplikat instalacji. Biorąc pod uwagę, że w samych Stanach Zjednoczonych istnieją setki profesjonalnych zespołów wyścigowych i tysiące zespołów amatorskich, jest to ogromny rynek gazu i sprzętu.  A na całym świecie profesjonalne wyścigi są jeszcze bardziej popularne niż w USA.

Poza gazami spawalniczymi, w sportach motorowych stosuje się głównie dwa rodzaje gazów: do demontażu opon i do pokładowych systemów zawieszenia.  Pistolety do demontażu opon są zazwyczaj wykonywane na zamówienie dla konkretnej konfiguracji opon.  NASCAR i IRL, na przykład, nie mogą zabezpieczać kół w ten sam sposób.  Nakrętki zabezpieczające koła mają bardzo wysoki moment obrotowy i wymagają pistoletów udarowych o wysokim przepływie do ich demontażu. Typowe ciśnienie robocze dla tych pistoletów mieści się w zakresie 150-350 psig.  Aby uniknąć ograniczeń i zapewnić odpowiedni przepływ, inżynierowie muszą uważać, aby prawidłowo dobrać rozmiar regulatora sprężonego gazu zasilającego te pistolety.  Natężenie przepływu regulatora zasilającego, jak również węże i złączki za nim będą miały bezpośredni wpływ na to, jak szybko nakrętki kół mogą być usunięte.  Reduktor o małym współczynniku przepływu (Cv) będzie ograniczony i nie dostarczy niezbędnej objętości gazu do pistoletu lub może wymagać zbyt wysokiego ciśnienia (większego niż to, na które pistolet jest przewidziany), aby osiągnąć natężenie przepływu potrzebne do szybkiego usunięcia nakrętki.

Pokładowe systemy zawieszenia są głównie używane w wyścigach IRL, CART i Formuły 1.  NASCAR, ARCA i Busch ligi wyścigowe używać ręcznych podnośników samochodowych podczas postojów.  Te na pokładzie systemy zawieszenia używać azotu lub sprężonego powietrza wraz z cylindrami pneumatycznymi lub pomp do podnoszenia samochodu. Głównym celem jest, aby podnieść samochód w jak najkrótszym czasie podczas zatrzymania. Prawidłowo zwymiarowany system kontroli przepływu azotu może to osiągnąć w czasie około 0,9-1,2 sekundy. Typowe ciśnienie robocze wynosi 400-600 psig.  Wiele zespołów stara się używać do tego zastosowania dostępnych na rynku regulatorów spawalniczych.  Standardowe regulatory spawalnicze są zbyt ograniczające przepływ, aby mogły pracować optymalnie w tej operacji i spowodują wydłużenie czasu postoju.

Podczas projektowania systemu kontroli ciśnienia i przepływu konieczne jest, aby każdy pojedynczy element był dokładnie oceniony pod kątem przydatności w oparciu o zamierzone wymagania dotyczące przepływu.  W przypadku sportów motorowych inżynierowie powinni zwrócić uwagę na reduktor sprężonego gazu, szybkozłącza oraz elastyczne węże lub rury.  Poniżej przedstawiono ogólne wytyczne dotyczące wyboru tych elementów.

Regulatory sprężonego gazu
Wielu inżynierów z branży wyścigowej nie potrafi prawidłowo dobrać rozmiaru regulatora azotu do jego przeznaczenia.  Na przykład, standardowe regulatory spawalnicze mają współczynniki przepływu w zakresie 0,1 do 0,3.

Przepływ przez te regulatory byłby odpowiedni, gdyby ciśnienie robocze przekraczało 500 psig, ale większość narzędzi pneumatycznych nie jest przystosowana do tak wysokich ciśnień. W rzeczywistości, większość zespołów używa nie więcej niż 250 psig dla pistoletów do kół. W takim przypadku należy użyć regulatorów o zakresie wyjściowym 400-500 psig.  Pozwoli to na regulacje wynikające ze spadków ciśnienia przez złączki i węże.

Inżynierowie powinni stosować reduktory sprężonego gazu o współczynniku Cv nie mniejszym niż 0,5.  Większość producentów reduktorów publikuje informacje o Cv w swoich katalogach produktów, a jeśli nie, informacje te można łatwo uzyskać kontaktując się z producentem.  Należy również poszukać regulatorów z portami wylotowymi większymi niż ¼" NPT.

Często zdarza się, że regulator ma odpowiednią wydajność przepływu, ale złącze wylotowe jest zbyt restrykcyjne.  Należy stosować złącza rurowe wylotowe o średnicy co najmniej 3/8" NPT, o przekroju 80.  Można stosować złączki Schedule 40, jeśli nie są przekraczane ciśnienia robocze złączki.

Nie należy popełniać błędu polegającego na stosowaniu regulatorów tłokowych do zastosowań w sportach motorowych. Inżynierowie powinni zawsze używać regulatorów membranowych dla ciśnień mniejszych niż 1000 psig, szczególnie w zastosowaniach, w których potrzebne są duże natężenia przepływu przy stosunkowo niskich ciśnieniach. Regulatory tłokowe mają niskie współczynniki Cv i bardzo słabą regulację przepływu.  Powszechnie powoduje to duże zmiany w natężeniu przepływu przy niewielkich zmianach ciśnienia wylotowego regulatora.  Ponadto przepływ maleje wraz ze spadkiem ciśnienia w cylindrze szybciej niż w przypadku regulatorów membranowych.

Złącza szybkozłączneQuick-Connect Fittings
Wystarczy jedno słabe ogniwo, aby zepsuć działanie systemu regulacji przepływu.  Regulator może przepłynąć Morze Czerwone, ale jeśli szybkozłączka nie jest odpowiednio zwymiarowana, nie uzyska się odpowiedniego przepływu.  Szybkozłączki są bardzo ważne dla zespołów wyścigowych ze względu na potrzebę szybkiej zmiany z jednego ustawienia na drugie.  Istnieją dosłownie tysiące takich złączek na rynku. Niezwykle ważne jest, aby wybrać szybkozłącze o większym Cv niż regulator, aby upewnić się, że nie będzie ono ograniczać przepływu regulatora.  Większość zespołów używa szybkozłączy o Cv co najmniej 1.0.  Osprzęt tej wielkości będzie zazwyczaj wyposażony w złączki rurowe 3/8" lub ½".

Rozmiar węża/rury
Podobnie, używany wąż musi być przewymiarowany, aby nie ograniczał przepływu. Należy zwrócić uwagę na długość węża lub rury. Jeśli długość wynosi 12 stóp lub mniej, należy użyć węża o średnicy wewnętrznej co najmniej ½". Jeśli węże muszą być dłuższe, zalecany jest wąż o średnicy wewnętrznej 1".  Ponadto, spadek ciśnienia będzie normalnie występował przez daną długość węża, więc może to być konieczne do uwzględnienia przy ustalaniu ciśnienia roboczego.

Jeśli te ogólne wytyczne są przestrzegane, zespoły wyścigowe mogą osiągnąć optymalną wydajność z ich sprzętu kontroli ciśnienia i przepływu.  Kilka zespołów wyścigowych Cart, IRL i NASCAR już przeprojektowało swój sprzęt i czerpią korzyści z prawidłowo zaprojektowanego systemu azotowego w postaci krótszych czasów postoju w pit stopie. To nie jest małe zwycięstwo, ponieważ w tej branży 1 sekunda przy prędkości 200 mil na godzinę przybliża Cię o 293 stopy do flagi z szachownicą.

David Gailey jest menedżerem ds. produktów specjalnych w Harris Products Group, A Lincoln Electric Co. Pracuje w Harris od 27 lat i był w przeszłości przewodniczącym Komitetu Przemysłowej Aparatury Gazowej CGA.