Vacuüm in houtbewerking – deel 2

In het eerste artikel zijn de algemene aspecten van vacuümtechniek behandeld. Nu ligt de aandacht op de verschillende manieren van vacuümopwekking. Hierbij ligt de focus op het vacuüm-opspannen op bewerkingsmachines. Een discipline die aanzienlijk belangrijker is geworden door de geavanceerde automatisering in de meubelindustrie. En in andere delen van de houtbewerkingsindustrie. Parallel aan deze ontwikkeling is het economisch rendement. Een thema dat tegenwoordig centraal staat voor productiemanagers en diegenen die verantwoordelijk zijn voor de technologie. Er zijn in principe verschillende manieren om vacuüm op te wekken. Voor het opspannen met vacuüm kunnen verschillende mechanische vacuümpompen worden gebruikt.

Oliegesmeerde draaischuifvacuümpompen

Oliegesmeerde draaischuifvacuümpompen zijn de klassiekers voor het opspannen op bewerkingsmachines. Decennia lang heeft men uitsluitend gekozen voor dit soort pompen. Ze zijn betrouwbaar, robuust en werken met een lage einddruk van minder dan een mbar. Dit komt overeenkomt met een vacuümniveau van 99,9%. Bij dit hoge vacuümniveau hebben deze pompen een toereikende reservecapaciteit met betrekking tot de pompsnelheid. Ze staan garant voor een snel en veilig opspanproces. Het hoge vacuümniveau wordt mogelijk gemaakt door de permanente toevoer van olie in de compressiekamer. Binnen een intern circulatiesysteem wordt de olie door de pomp geleid. Dit zorgt voor de afdichting, smering en het afvoeren van compressiewarmte. De olie moet samen met het oliefilter om de 2.000 bedrijfsuren worden vervangen. Inmiddels zijn bij bewerkingsmachines met pompsnelheden van meer dan 160 kubieke meter per uur deze vacuümpompen vervangen door droge vacuümtechniek. Oliegesmeerde draaischuifvacuümpompen zijn nog steeds eerste keus voor kleinere bewerkingsapparatuur en opspaninrichtingen. Met lagere pompsnelheden zijn ze een economische en betrouwbare oplossing.

Vloeistofringvacuümpompen

Volgens een oud principe genereren vloeistofringvacuümpompen vacuüm met water als bedrijfsvloeistof. Toch zijn ze nooit een serieuze optie geweest voor vacuüm-opspanprocessen. Water als bedrijfsvloeistof gaat namelijk gepaard met een zekere mate van onderhoud. Van het dagelijks water bijvullen tot het regelmatig reinigen van het watercircuit. Het vacuümniveau van deze vacuümpompen is afhankelijk van de watertemperatuur. Bij een hoger de watertemperatuur, neemt de haalbare einddruk af en daarmee ook de pompsnelheid. De hoogste pompsnelheid liggen bij temperaturen tot 15 °C. Bij een watertemperatuur van 40 °C daalt de pompsnelheid naar 40% van de oorspronkelijke waarde. Het grote voordeel van vloeistofringvacuümtechnologie is de hoge waterdamp- en vochtcompatibiliteit. Dit voordeel brengt alleen niets bij het opspannen van werkstukken op bewerkingsapparatuur. Daarentegen zijn ze uitermate geschikt voor het drogen en impregneren van hout.

Drooglopende draaischuifvacuümpompen

Draaischuifvacuümpompen worden "drooglopend" genoemd. Want ze werken zonder bedrijfsvloeistoffen. Dat wil zeggen dat ze geen olie of water nodig hebben voor de compressie van de afgezogen lucht. Deze vacuümpompen worden vaak gebruikt voor vacuüm-opspannen omdat de investeringskosten relatief laag zijn. Het werkingsprincipe (afb. 1) is hetzelfde als voor oliegesmeerde draaischuifvacuümpompen.

Omdat er geen oliesmering is, worden er zogenaamde "zelfsmerende" schuiven of lobben van koolstofgrafiet gebruikt. Hun nadeel is dat ze slijtagegevoelig zijn (afb. 2). Om te voorkomen dat ze breken en voor algehele uitval van de pomp zorgen, moeten ze regelmatig vervangen worden. Ook is slijtage van de schuiven van invloed op de prestaties van de vacuümpomp. Na een bedrijfstijd van zo'n 2.000 uur kan de pompsnelheid van een drooglopende draaischuifvacuümpomp al 85 tot 90 procent van de oorspronkelijke pompsnelheid bedragen. De levensduur van de schuiven hangt onder andere af van het materiaal dat verwerkt wordt. Schurend mdf-stof versnelt de slijtage van de schuiven. Dat betekent dat bij gebruik in drieploegendiensten de schuiven elke zes maanden moeten worden gecontroleerd en indien nodig vervangen. Naast de aanschafkosten van deze speciale schuiven, is ook het energieverbruik van dit type pomp een punt van aandacht. Want in vergelijking met andere typen pompen zijn de energiekosten van deze vacuümpompen het hoogst. Als vuistregel geldt dat een drooglopende draaischuifvacuümpomp met een pompsnelheid van 140 kubieke meter per uur 20 procent meer energie verbruikt.

Vanwege de onderhouds- en energiekosten worden drooglopende draaischuifvacuümpompen eigenlijk alleen aanbevolen tot ongeveer 100 kubieke meter pompsnelheid per uur. Want hoe kleiner de pomp, des te minder de slijtage van de schuiven, aangezien de diameter van de compressiekamer kleiner wordt. Hierdoor neemt de omtreksnelheid van de schuiven af. Net als de afstand die elke afzonderlijke schuif moet afleggen terwijl ze in en uit de rotorgroeven glijden.

MINK klauwenvacuümpompen

Halverwege de jaren 90 ontwikkelde Busch Vacuum Solutions de MINK klauwenvacuümtechnologie. Een compleet nieuw principe van vacuümopwekking. Deze techniek is sindsdien verfijnd en wordt nu gebruikt in de houtbewerkingsindustrie. Inmiddels wordt al de derde generatie van deze vacuümpompen gebruikt door verschillende toonaangevende fabrikanten van CNC-routers. De MINK klauwenvacuümpompen werken zonder bedrijfsvloeistoffen zoals olie of water. De klauwvormige rotoren draaien in de behuizing (afb. 3). Ze komen niet met elkaar of met de behuizing in aanraking. Dit betekent dat er geen wrijving, dus slijtage optreedt. Dit maakt vrijwel onderhoudsvrije vacuümopwekking mogelijk. Het onderhoud blijft beperkt tot de halfjaarlijkse verversing van de tandwielolie. Contactvrije compressie van de afgezogen lucht biedt daarnaast het voordeel dat het stroomverbruik aanzienlijk lager is in vergelijking met andere vacuümpompen. De MINK klauwenvacuümpompen is de meest energiezuinige manier om vacuüm te genereren voor vacuümklemming.

Om technische redenen is de MINK klauwenvacuümpomp de enige van de hier genoemde vacuümpompen die volledig naar behoefte kan worden gestuurd. Dit betekent dat de pomp kan worden ingesteld op een specifieke instelwaarde (einddruk). Als deze waarde wordt bereikt, wordt de snelheid automatisch verlaagd of schakelt de vacuümpomp zichzelf uit. Zo kan nog meer energie worden bespaard. Busch biedt daarom alle maten van 40 tot 900 kubieke meter pompsnelheid per uur met zowel energiebesparende als frequentiegeregelde motoren.

Samenvatting

Voor het opspannen zijn verschillende manieren om vacuüm te genereren. In principe moet per situatie worden beoordeeld welk type vacuümpomp het meest geschikt is. Het diagram (afb. 4) kan helpen bij het maken van een voorlopige keuze. Voor de definitieve keuze en het juiste pompformaat is het raadzaam om het advies van een specialist in te winnen.