Kaip išsirinkti tobulą vakuuminį generatorių, kad jis būtų maksimaliai efektyvus ir našus?

Ar eikvojate energiją ir nepatikimai naudojate vakuumines sistemas? Daugelis gamintojų dėl netinkamai parinkto vakuumo generatoriaus susiduria su per didelėmis oro sąnaudomis, lėtu ciklo laiku ir nukritusiomis dalimis. Pasirinkus tinkamą vakuuminę technologiją, galima iš karto išspręsti šias brangiai kainuojančias problemas.

Idealus vakuumo generatorius¹ turėtų atitikti konkrečius jūsų taikomosios programos reikalavimus, susijusius su vakuumo lygiu, srautu ir energijos vartojimo efektyvumu. Norint pasirinkti, reikia suprasti siurbimo jėgos ir oro srauto santykį, apsvarstyti daugiapakopių ežektorių konstrukcijas, kad būtų taupoma energija, ir įvertinti vakuumo išlaikymo stabilumą, kad būtų užtikrintas patikimas veikimas.

Prisimenu, kaip pernai lankiausi pakavimo įmonėje Šveicarijoje, kur dėl prasto generatoriaus pasirinkimo vakuuminės taurės buvo keičiamos kas savaitę. Išanalizavę savo taikymą ir įdiegę tinkamą vakuumo generatorių su tinkamu dydžiu, jie sumažino oro sąnaudas 65% ir visiškai panaikino produkto kritimą. Leiskite pasidalyti tuo, ko išmokau per daugelį darbo metų pneumatikos pramonėje.

Turinys

• Vakuumo jėgos ir srauto santykio kreivių supratimas
• Energiją taupantys kelių pakopų ežektorių sprendimai
• Kaip išbandyti ir užtikrinti vakuumo stabilumą

Kaip vakuumo jėgos ir srauto greičio santykis veikia jūsų taikomąją programą?

Norint pasirinkti generatorių, kuris užtikrintų optimalų našumą konkrečiai jūsų programai, labai svarbu suprasti vakuumo jėgos ir srauto greičio santykį.

Svetainė vakuumo jėgos ir srauto kreivė² parodyta, kaip siurbimo jėga kinta priklausomai nuo oro srauto greičio. Didėjant vakuumo lygiui, paprastai mažėja galimas srautas. Idealus veikimo taškas suderina pakankamą vakuumo jėgą, kad būtų užtikrintas saugus suėmimas, ir pakankamą srauto pajėgumą, kad būtų galima greitai ištuštinti sistemą.

Vakuumo jėgos ir srauto kreivių supratimas

Vakuumo jėgos ir srauto kreivė - tai grafinis vaizdas, rodantis ryšį tarp:

• Vakuumo lygis (paprastai matuojamas -kPa arba %)
• Oro srautas (paprastai matuojamas L/min arba SCFM)

Šis ryšys yra labai svarbus, nes daro tiesioginę įtaką:

• Suėmimo jėga, kurią galima naudoti pagal jūsų programą
• Reakcijos laikas, reikalingas saugiam sukibimui pasiekti
• Vakuuminės sistemos energijos sąnaudos
• Bendras sistemos patikimumas

Pagrindiniai vakuumo jėgos ir srauto kreivių parametrai

Analizuodami vakuuminio generatoriaus specifikacijas, atkreipkite dėmesį į šiuos svarbius dalykus:

Didžiausias vakuumo lygis

Tai didžiausias vakuumas, kurį generatorius gali pasiekti, paprastai matuojamas esant nuliniam srautui:

• Vienpakopiai ežektoriai: paprastai -75-85 kPa
• Daugiapakopiai ežektoriai: paprastai -85-92 kPa
• Mechaniniai vakuuminiai siurbliai: gali viršyti -95 kPa

Didžiausias srauto greitis

Tai rodo didžiausią oro kiekį, kurį generatorius gali išsiurbti, išmatuotą esant nuliniam vakuumui:

• Nustato evakuacijos greitį
• Labai svarbu didelės apimties taikomosioms programoms
• Poveikis ciklo laikui gamybos aplinkoje

Optimalus veikimo taškas

Šioje vietoje generatorius užtikrina geriausią vakuumo lygio ir srauto greičio pusiausvyrą:

• Paprastai būna vidurinėje kreivės dalyje
• Efektyvus veikimas daugelyje programų
• Energijos suvartojimo ir našumo balansas

Specifinės taikymo srities kreivių analizė

Skirtingoms reikmėms reikia skirtingų jėgos ir srauto kreivės padėčių:

Reikalingos siurbimo jėgos apskaičiavimas

Norėdami nustatyti reikiamą vakuumo jėgą:

1. Apskaičiuokite teorinę reikiamą jėgą:
      F = m × (g + a) × S

   Kur:
   - F = Reikiama jėga (N)
   - m = objekto masė (kg)
   - g = gravitacinis pagreitis (9,81 m/s²)
   - a = sistemos pagreitis (m/s²)
   - S = saugos koeficientas (paprastai 2-3)

2. Nustatykite reikiamą vakuuminio puodelio plotą:
      A = F ÷ P

   Kur:
   - A = taurės plotas (m²)
   - F = Reikiama jėga (N)
   - P = darbinis vakuumo slėgis (Pa)

3. Pasirinkite generatorių, kuris užtikrina:
      - Pakankamas vakuumo lygis apskaičiuotam plotui
      - Tinkamas srauto greitis, atitinkantis jūsų evakuacijos laiko reikalavimus

Realaus taikymo pavyzdys

Praėjusį mėnesį konsultavausi su elektronikos gamintoju Vokietijoje, kuris susidūrė su lėtu ciklo trukme savo spausdintinių plokščių tvarkymo sistemoje. Jų turimas vakuumo generatorius buvo per didelis vakuumo lygiui, bet per mažas srauto greičiui.

Analizuodami jų taikymą:

• Reikiama laikymo jėga: 15 N
• PCB svoris: 0,5 kg
• Sistemos pagreitis: 2 m/s²
• Saugos koeficientas: 2

Apskaičiavome, kad jiems reikia:

• Mažiausias vakuumo lygis: -40 kPa
• Mažiausias srautas: 25 l/min

Pasirinkę "Bepto" vakuumo generatorių su subalansuotomis charakteristikomis (-60 kPa, 35 l/min), jie:

• Sutrumpintas evakuacijos laikas 45%
• 28% padidintas gamybos našumas
• Išlaikytas nepriekaištingas patikimumas
• 15% sumažintas suspausto oro suvartojimas

Kaip daugiapakopiai ežektoriai gali optimizuoti jūsų vakuuminės sistemos energijos vartojimo efektyvumą?

Daugiapakopis ežektorius³ technologija gali gerokai sumažinti suslėgtojo oro sąnaudas, išlaikant arba pagerinant vakuumo našumą daugelyje sričių.

Daugiapakopiai ežektoriai naudoja optimizuotų purkštukų ir difuzorių seriją, kad sukurtų vakuumą efektyviau nei vienpakopės konstrukcijos. Jie paprastai sumažina energijos sąnaudas 30-50%, nes laikymo fazėse veikia esant mažesniam slėgiui ir juose įdiegtos automatinės oro taupymo funkcijos.

Daugiapakopės ežektorių technologijos supratimas

Daugiapakopiai ežektoriai - tai didelė pažanga, palyginti su tradicinėmis vienpakopėmis konstrukcijomis:

Kaip veikia daugiapakopiai ežektoriai

1. Pradinis evakuacijos etapas
      - Didelis srauto greitis greitam išsiurbimui
      - Optimizuota purkštuko geometrija, užtikrinanti maksimalų oro pritraukimą
      - Greitai pasiekiamas pradinis vakuumo lygis

2. Giluminio vakuumo pakopa
      - Antriniai purkštukai suaktyvinami aukštesniam vakuumo lygiui pasiekti
      - Mažesnis srautas, bet efektyvesnis vakuumo generavimas
      - Pasiekiamas maksimalus vakuumo lygis

3. Laikymo etapas
      - Minimalios oro sąnaudos vakuumui palaikyti
      - Išmaniosios valdymo sistemos stebi vakuumo lygį
      - Oro tiekimą galima sumažinti arba laikinai išjungti.

Šiuolaikinių daugiapakopių ežektorių energijos taupymo funkcijos

Pažangiuose daugiapakopiuose ežektoriuose įdiegtos kelios energiją taupančios technologijos:

Oro taupymo funkcija (ASF)⁴

Ši funkcija automatiškai valdo suslėgtojo oro tiekimą:

• Nuolat stebi vakuumo lygį
• Išjungia oro tiekimą, kai pasiekiamas tikslinis vakuumas
• Vakuumui nukritus žemiau nustatytos ribos, vėl paleidžiamas oro tiekimas.
• Tam tikrais atvejais oro sąnaudos gali sumažėti iki 90%

Automatinis lygio valdymas

Taip optimizuojamas vakuumo lygis, atsižvelgiant į:

• Dabartiniai paraiškų teikimo reikalavimai
• Objekto svoris ir paviršiaus charakteristikos
• Gamybos greitis ir ciklo trukmė
• Galima dinamiškai reguliuoti darbo metu

Būklės stebėjimas

Šiuolaikiniuose ežektoriuose įdiegta išmanioji stebėsena:

• Nustato nuotėkį vakuuminėje sistemoje
• Nustato, kada puodeliai susidėvėję arba pažeisti.
• teikia prognozuojamos techninės priežiūros įspėjimus
• Optimizuoja našumą realiuoju laiku

Lyginamoji energijos vartojimo efektyvumo analizė

*Remiantis 8 valandų pamainomis, 250 darbo dienų, 50% darbo ciklu, $0,10 kWh elektros energijos sąnaudomis

Įgyvendinimo atvejo analizė

Neseniai padėjau baldų gamintojui Italijoje optimizuoti medienos plokščių tvarkymo sistemą. Jie naudojo vienpakopius ežektorius, kurie 12-oje stočių sunaudodavo apie 85 NL/min suslėgto oro.

Įdiegus "Bepto" daugiapakopius ežektorius su oro taupymo funkcija:

• Oro sąnaudos sumažintos nuo 85 NL/min iki 22 NL/min vienai stočiai
• Per metus sutaupoma apie 9 000 000 NL suspausto oro
• Energijos sąnaudų sumažinimas $11 500 per metus
• Investicijų grąža pasiekta per mažiau nei 4 mėnesius
• Vakuumo lygis pagerėjo nuo -78 kPa iki -88 kPa
• Gaminių tvarkymo patikimumas padidintas 15%

Daugiapakopių ežektorių įgyvendinimo strategija

Siekiant maksimaliai išnaudoti daugiapakopės ežektorių technologijos privalumus:

1. Dabartinės sistemos auditas
      - Matuokite faktinį oro suvartojimą
      - Registruokite vakuumo lygius ir reakcijos laiką
      - Nustatyti nutekėjimo vietas ir neveiksmingumą

2. Išanalizuokite savo programos reikalavimus
      - Apskaičiuokite mažiausią reikiamą vakuumo jėgą
      - Nustatyti optimalų evakuacijos laiką
      - Atsižvelgti į medžiagos porėtumą ir paviršiaus sąlygas

3. Pasirinkite tinkamą daugiapakopę technologiją
      - Ežektoriaus specifikacijų atitikimas taikymo poreikiams
      - Apsvarstykite integruoto valdymo parinktis
      - Įvertinti stebėsenos galimybes

4. Įgyvendinti su tinkamais nustatymais
      - Optimizuoti slėgio nustatymus
      - Nustatykite tinkamas vakuumo ribas
      - Sukonfigūruokite oro taupymo funkcijos parametrus

5. Stebėti ir reguliuoti
      - Stebėti energijos suvartojimą
      - Patikrinkite veiklos rodiklius
      - Tiksliai sureguliuokite nustatymus, kad užtikrintumėte optimalų efektyvumą

Kaip patikrinti ir užtikrinti vakuuminės sistemos stabilumą, kad ji veiktų patikimai?

Vakuuminio stabilumo bandymai yra labai svarbūs siekiant užtikrinti pastovų veikimą ir išvengti brangiai kainuojančių gedimų gamybos aplinkoje.

Atliekant vakuumo išlaikymo bandymus vertinama, kaip gerai sistema išlaiko vakuumą per tam tikrą laiką. Pagrindiniai rodikliai yra nuotėkio greitis, atkūrimo laikas ir stabilumas dinaminėmis sąlygomis. Tinkamas testavimas padeda nustatyti galimas problemas, kol jos nesukėlė gamybos problemų, ir užtikrina patikimą veikimą.

Pagrindiniai vakuuminio stabilumo bandymo metodai

Visapusiškam vakuuminės sistemos įvertinimui reikia kelių bandymų metodų:

Statinis vakuumo sulaikymo bandymas⁵

Šiuo pagrindiniu bandymu matuojama, kaip gerai sistema palaiko vakuumą be aktyvaus generavimo:

1. Bandymo procedūra:
      - Sukurti vakuumą iki norimo lygio
      - Izoliuokite sistemą (išjunkite generatorių)
      - Matuokite vakuumo mažėjimą laikui bėgant
      - Rekordinis laikas, per kurį pasiekiama kritinė riba

2. Pagrindiniai rodikliai:
      - Vakuumo mažėjimo greitis (kPa/min arba %/min)
      - Laikas iki 90% pradinio vakuumo lygio
      - Laikas iki mažiausio funkcinio vakuumo lygio

3. Priimtini rezultatai:
      - Aukštos kokybės sistema: <5% silpnėjimas per 30 sekundžių
      - Standartinė sistema: <10% skilimas per 30 sekundžių
      - Minimalus priimtinas: Išlaikomas funkcinis vakuumas visą ciklo laiką

Dinaminės apkrovos bandymas

Taip įvertinamas sistemos veikimas realiomis sąlygomis:

1. Bandymo procedūra:
      - Taikyti vakuumą prie tikrojo ruošinio
      - Veikiami įprastų judesių
      - Taikyti tipines pagreičio jėgas
      - Įveskite vibraciją, jei ji yra paraiškoje

2. Pagrindiniai rodikliai:
      - Vakuumo lygio stabilumas judant
      - Atsigavimo laikas po sutrikimų
      - Minimalus vakuumo lygis darbo metu

3. Vertinimo kriterijai:
      - Vakuumas turi išlikti didesnis už minimalų reikalaujamą lygį
      - Atkūrimas turėtų įvykti per priimtiną laikotarpį
      - Sistema turėtų išlaikyti stabilumą viso ciklo metu

Nuotėkio aptikimo metodai

Siekiant optimizuoti sistemą, labai svarbu nustatyti vakuumo nuotėkius:

1. Slėgio skirtumo bandymas:
      - Sistemos slėgis šiek tiek viršija atmosferos slėgį
      - Jungtis patepkite muilo vandens tirpalu
      - Ieškokite burbuliukų, rodančių nuotėkį

2. Ultragarsinis nuotėkio aptikimas:
      - Naudokite ultragarso detektorių aukšto dažnio garsams nustatyti
      - Metodiškai nuskaitykite sistemos komponentus
      - Dokumentuoti ir kiekybiškai įvertinti nuotėkio vietas

3. Vakuuminio irimo žemėlapio sudarymas:
      - Izoliuoti skirtingus sistemos skyrius
      - Išmatuokite irimo greitį kiekvienoje sekcijoje
      - Nustatykite sritis, kuriose nuotėkio lygis yra didžiausias

Standartizuotas testavimo protokolas

Norėdami atlikti nuoseklų vertinimą, laikykitės šio standartizuoto testavimo metodo:

Reikalavimai bandymų įrangai

• Kalibruotas vakuumo matuoklis (pageidautina skaitmeninis)
• Laikmatis sekundžių tikslumu
• Duomenų registravimo galimybė (išsamiai analizei)
• Žinomo tūrio bandymo kamera
• Kontroliuojamos temperatūros aplinka

Standartinės bandymo sąlygos

• Tiekimo slėgis: 6 bar (87 psi)
• Aplinkos temperatūra: 20-25 °C
• Santykinis drėgnumas: 40-60%
• Bandomasis tūris: Atitinkamas taikymo sričiai
• Bandymo trukmė: Ne mažiau kaip 2 kartus ilgesnis nei tipinis ciklo laikas

Bandymų seka

1. Sukurti vakuumą iki 90% didžiausio vardinio lygio
2. Leiskite stabilizuotis (paprastai 5 sekundes)
3. Izoliuokite sistemą arba palaikykite pagal bandymo tipą
4. Įrašykite matavimus nustatytais intervalais
5. Pakartokite testą 3 kartus, kad būtų užtikrintas statistinis pagrįstumas
6. Apskaičiuokite rezultatų vidurkį ir standartinį nuokrypį

Vakuuminio stabilumo bandymų rezultatų analizė

Dažniausiai pasitaikančių vakuumo stabilumo problemų šalinimas

Kai atliekant bandymus nustatomos stabilumo problemos, atsižvelkite į šias dažniausiai pasitaikančias priežastis ir jų sprendimo būdus:

Prastas vakuumo išlaikymas

• Galimos priežastys:
    - Pažeisti vakuuminiai puodeliai arba sandarikliai
    - Atsilaisvinusi armatūra arba jungtys
    - Porėtas arba šiurkštus medžiagos paviršius
    - Nepakankamo dydžio vakuumo generatorius

• Sprendimai:
    - Pakeiskite susidėvėjusius komponentus
    - Patikrinkite ir priveržkite visas jungtis
    - Apsvarstykite galimybę naudoti specializuotus puodelius, skirtus akytoms medžiagoms
    - Atnaujinti didesnės galios generatorių

Lėtas atkūrimo laikas

• Galimos priežastys:
    - Nepakankamas srauto pajėgumas
    - ribojantys vamzdžiai arba jungiamosios detalės
    - Nepakankamo dydžio vakuumo generatorius
    - Per didelis sistemos tūris

• Sprendimai:
    - Padidinkite vamzdžių skersmenį
    - Panaikinti nereikalingus apribojimus
    - Pasirinkite didesnio srauto generatorių
    - Kai įmanoma, sumažinkite sistemos apimtį

Nestabilus dinaminis veikimas

• Galimos priežastys:
    - Nepakankamas vakuumo rezervas
    - Vakuuminio puodelio konstrukcija netinkama naudoti
    - Per didelės pagreičio jėgos
    - Sistemos vibracija

• Sprendimai:
    - Pridėti vakuuminį rezervuarą
    - Pasirinkite puodelius, skirtus dinamiškoms programoms
    - Jei įmanoma, sumažinkite pagreitį
    - Vibracijos slopinimas

Atvejo analizė: Vakuumo stabilumo gerinimas

Automobilių pramonės klientas patyrė, kad atliekant greito perkėlimo operacijas detalės krisdavo su pertrūkiais. Esama vakuuminė sistema išlaikė pagrindinius bandymus, bet neveikė dinaminėmis sąlygomis.

Mūsų bandymai atskleidė:

• Statinis išlaikymas: (5% irimas per minutę)
• Dinaminis veikimas: (sumažėjo iki 65% statinio lygio)
• Atsigavimo laikas: Ribinis (2,5 sekundės)

Įgyvendinus Bepto vakuuminiai generatoriai su integruotais rezervuarais ir optimizuotu puodelių pasirinkimu:

• Statinis išlaikymas pagerintas iki 2% irimo per minutę
• Išlaikomas dinaminis našumas >90% statinio lygio
• Atkūrimo laikas sutrumpintas iki 0,3 sekundės
• Dalis lašų visiškai pašalinta
• Gamybos greitis padidėjo 18%

Išvada

Norint pasirinkti tinkamą vakuumo generatorių, reikia suprasti vakuumo jėgos ir srauto santykį, atsižvelgti į energiją taupančią daugiapakopę ežektorių technologiją ir įgyvendinti tinkamus stabilumo bandymų protokolus. Taikydami šiuos principus galite optimizuoti našumą, sumažinti energijos sąnaudas ir užtikrinti patikimą vakuuminių sistemų veikimą.

DUK apie vakuuminių generatorių pasirinkimą