汽车、航空净化工程-无尘车间技术解决方案

航空洁净室/无尘室概述:美国国家航空航天局( NASA )飞往太阳系天体的太空行动要能够维持生命,或者可能要维持处于基本进化状态的生命,对于太空船表面上的最大孢子数有严格的限制要求;随着洁净室规程效率的提高,这些限制等级很可能会慢慢地降低。 当然其它航空类的洁净室要求也基本上差不多。  

几项前景看好的技术可以帮助承包商降低孢子数,达到可接受的水平,快速测定微生物,并确定飞船微生物的详细基因组。

NPR 8020.12 允许采用其他方法替代125°C干热灭菌,只要程序和质量控制得到 NASA 行星保护官方( PPO )批准。然后,这些方法就会在得到批准的 PP (行星保护)计划中被列出。通过引用规格数字,飞行器硬件图纸可以采用这些独特的微生物减量方法。微生物屏障可用于防止先前经过消毒的区域被重复污染;至少 1,244 Pa ( 5英寸水柱 )的压力才能满足防止微生物入侵的需要。高效空气过滤器 HEPA (0.3 µm,效率99.97% )也是一种公认的高效微生物屏障。NASA 要求航天飞船的装配要在最低限度为 ISO 8 级( Fed. Std. 209E Class 100,000 )的洁净室中进行。 

对于一个火星登陆任务,整个航天飞船所能允许的最大孢子数为 300,000 (或<300个细菌芽孢/m2);所有的其它目标仍然有一个边坡稳定性概率( probabilistic )要求。每个航天飞船的所有表面区域可以有 300,000 个孢子的数量,适用于火星的非特殊区域(大多数表面);而包括硬件内的有机体(如罐封胶囊)在内,总允许量为 500,000 。海盗号以及其它接触“特殊区域”或寻找生命的航天飞船必须满足 300,000 的要求,并且通过干热灭菌将表面生物载荷降低到 10,000,这意味着在飞船表面的所有可见孢子将不会超过30个。

多数的航空无尘室都有未知的微生物沉积率和表面微生物群体,通常并没有可立即投入使用的微生物实验室。当建造一个合适的微生物学实验室,以实施 NPR 5340.1 时,PP 程序首先要做的是使它们的无尘室尽可能的无菌。为此可以建造一个临时实验室,使用 100 级( ISO 5级 )洁净工作台,并设有台式恒温箱。采用市场上有售的沉降板(捕捉微生物辐射尘)和基于胰酶大豆琼脂(TSA)的接触板(测定洁净室表面),就可以完成对洁净室(包括热真空室,声学和振动设施),以及相关的设备的初步检测。这些程序主要是设计用来检测并计算异养菌、嗜温菌、好氧/厌氧微生物的数目的。最可能在太空和行星环境下存活下来的微生物有喜盐生物、某些品种的芽孢杆菌和极端微生物。

汽车制造业的“洁净室”并没有按照ISO分类。多数关键的地方,如变速器、燃料喷射器装配车间以及喷漆间最初并不是按照“洁净室”的要求设计的,而是仍然按照未分类的“洁净室”设计的。但是,汽车制造厂的工程师们越来越认识到,在生产过程中需要保持洁净,而且目前的这种越来越严格的控制趋势的发展速度也正在加快。

汽车制造行业室/无尘室概述:

德国的汽车供应商西门子公司在十多年前就已经将净化级别为10,000级的设施用于燃料喷射器装配车间。八年前,我作为一个洁净室顾问,为福特公司设计了一套净化级别为10,000级的燃料喷射器装配设施,它的设计概念更接近于一个典型的半导体设施而不是传统的汽车生产线。 

我们对存在汽车“无尘室”内的空气作了采样,结果显示污染物质颗粒的体积都比较大,通常在50μm左右甚至更大。这些颗粒的产生主要是由于正压不良以及缺少气闸室和通道,还有忽略了对仪器、工作人员以及部件的预清洁处理工作。我们发现经过我们实施了下面的措施后,可以达到洁净室等级的要求。

1、进入洁净室之前,预先清洁仪器、人员以及零件; 

2、用可控的多级压力、温度和湿度控制装置密封建筑; 

3、HEPA过滤; 

4、增强工艺以减少颗粒/沉淀物的产生; 

5、保护性外衣; 

6、清洁; 

7、双门配置将相邻的空间分开,包括运送和接收区域。  

案例说明:

    在比较宽大的汽车组装环境中,从机器人和其它装配设备上散发出来油雾和金属微粒会散布到空气中,精密的机械组件必须清洗和处理。解决这个问题的核心在于设置无尘区或者保护区,把喷漆和重要的生产区域分开,避免交叉污染。控制空气污染物,不能让它进入生产区,例如发动机和传动装置组装区。

    污染物微粒聚集在组件不适当的位置上可能会损害其功能或者使其彻底报废。柴油喷射技术就是一个很好的例子。从1996年开始,在五年时间里这项技术性能迅速提高,结果是喷射压力越来越高、喷嘴尺寸越做越小。高压泵的最大压力在2000巴以上,燃料通过直径大约为100μm的孔注入燃烧室。在生产这类系统时只是保证不同的组件高度清洁是不够的,组装工艺也必须在高度清洁的环境下进行。

    喷射系统说明,许多汽车组件都必须保持表面高度清洁,但是这些关键的区域往往集中在组件的内部。许多组件采用非常复杂的金属结构,在成形后加工成最终的形状并且包含介质通孔或需要高度清洁的内表面。唯一可以用来检查这种组件清洁程度的办法是通过清洁程序,提取所有微粒污染物,然后分析清洗液。为了做到这一点,一般是把微粒污染物沉积到过滤膜上,然后进行显微分析或者重量测定分析。

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