Il vuoto nella lavorazione del legno - Parte 2

Dopo aver esaminato gli aspetti fondamentali della tecnologia del vuoto nell'ultima pubblicazione, oggi affronteremo i diversi tipi di generazione di vuoto. Nella discussione vorremmo limitarci principalmente all'argomento del bloccaggio con il vuoto sulle apparecchiature di lavorazione, un aspetto che ha assunto ulteriore importanza alla luce dei progressi dell'automazione nell'industria dell'arredamento e in altri settori dell'industria della lavorazione del legno. Parallelamente a questo sviluppo, anche l'argomento dell'efficienza economica ha acquistato sempre maggiore attenzione da parte dei responsabili della produzione e di quelli della tecnologia. In linea di principio, esistono diverse possibilità per generare il vuoto. Per il bloccaggio con il vuoto si possono utilizzare diverse pompe per vuoto meccaniche, oggetto della nostra discussione.

Pompe per vuoto rotative a palette lubrificate ad olio

Le pompe per vuoto rotative a palette lubrificate a olio sono le vere pompe classiche utilizzate per il bloccaggio sulle apparecchiature di lavorazione. Decenni fa si utilizzavano quasi esclusivamente queste pompe. Sono sinonimo di affidabilità, robustezza e bassa pressione assoluta nominale inferiore a un mbar, che corrisponde a un livello di vuoto del 99,9%. A questo livello di alto vuoto, garantiscono una capacità di aspirazione di riserva sufficiente e sono quindi note per il bloccaggio rapido e sicuro. L'alimentazione costante di olio nella camera di compressione favorisce il livello di alto vuoto. L'olio viene alimentato attraverso la pompa per vuoto mediante un sistema di circolazione interno, dove sigilla, lubrifica ed estrare il calore di compressione. L'olio e il filtro dell'olio devono essere sostituiti ogni 2.000 ore di esercizio. Da allora, nelle apparecchiature di lavorazione con capacità di aspirazione superiori a 160 metri cubi all'ora queste pompe per vuoto sono state sostituite dalle tecnologie del vuoto a secco. Per le apparecchiature di lavorazione più piccole e i dispositivi di bloccaggio in grado di gestire capacità di aspirazione inferiori, le pompe per vuoto rotative a palette lubrificate a olio funzionano ancora in modo economico e con un'elevata affidabilità.

Pompe per vuoto ad anello liquido

Le pompe per vuoto ad anello liquido che generano il vuoto utilizzando l'acqua come fluido operativo funzionano secondo un vecchio principio. Tuttavia, non sono mai state davvero in grado di affermarsi per essere utilizzate nel bloccaggio con il vuoto; il motivo si individua nel fluido operativo che richiede una certa attività di manutenzione: dal rabbocco giornaliero dell'acqua alla regolare pulizia del circuito dell'acqua. Il livello di vuoto di queste pompe per vuoto dipende dalla temperatura dell'acqua. Man mano che la temperatura dell'acqua aumenta, la pressione assoluta nominale ottenibile si riduce e con essa la capacità di aspirazione. La massima capacità di aspirazione si ottiene a temperature fino a 15 °C. A una temperatura dell'acqua di 40 °C, la capacità di aspirazione scende al 40% del valore originale. Il principale vantaggio della tecnologia del vuoto ad anello liquido è l'elevato livello di compatibilità con il vapore acqueo e l'umidità: un vantaggio che non può essere sfruttato quando si ricorre al bloccaggio su apparecchiature di lavorazione, ma che predestina virtualmente queste pompe per vuoto all'essiccazione e all'impregnazione del legname.

Pompe per vuoto rotative a palette a funzionamento a secco

Le pompe per vuoto rotative a palette che funzionano senza fluidi operativi, ovvero che non necessitano di olio o acqua per comprimere l'aria estratta, sono definite "a funzionamento a secco". Molto spesso per il bloccaggio con il vuoto si utilizzano queste pompe per vuoto, poiché i loro costi di investimento sono relativamente bassi. Il principio di funzionamento (Fig. 1) è lo stesso di quello delle pompe per vuoto rotative a palette lubrificate a olio.

Tuttavia, a causa della mancanza di lubrificazione a olio, vengono utilizzate le cosiddette palette "autolubrificanti" o palette in grafite di carbonio. Hanno lo svantaggio di essere soggette ad usura (Fig. 2) e di dover essere sostituite regolarmente per evitarne la rottura e quindi un totale mancato funzionamento. Anche l'usura delle palette influisce sulle prestazioni di queste pompe per vuoto. Dopo un tempo di esercizio di sole 2.000 ore, la capacità di aspirazione di una pompa per vuoto rotativa a palette con funzionamento a secco raggiunge solo l'85-90% della capacità di aspirazione originale. Uno dei fattori che influisce sul ciclo di vita delle palette è il materiale oggetto dei processi. La polvere abrasiva di MDF accelera l'usura delle palette. In caso di esercizio su tre turni, le palette devono essere controllate almeno ogni sei mesi e, se necessario, sostituite. Gli operatori non devono solo considerare i costi per l'acquisto di queste palette speciali, che non devono essere sottovalutati, ma devono anche esaminare criticamente il consumo di energia di questo tipo di pompa per vuoto. Rispetto a tutte le altre tecnologie del vuoto, i costi energetici per queste pompe per vuoto sono i più alti. Come regola generale, una pompa per vuoto rotativa a palette a secco con una capacità di aspirazione di 140 metri cubi richiede il 20% in più di energia all'ora.

A causa dei costi energetici e di manutenzione associati alle pompe per vuoto rotative a palette con funzionamento a secco, noi le consigliamo soltanto per utilizzo in applicazioni con una capacità di aspirazione fino a circa 100 metri cubi all'ora. Più piccola è la taglia, più lenta è l'usura delle palette, poiché il diametro della camera di compressione è minore. Ciò riduce la velocità periferica delle palette e la distanza che le singole palette devono attraversare durante lo scorrimento all'interno e all'esterno delle scanalature del rotore.

Pompe per vuoto a camme MINK

A metà degli anni 90, Busch Vacuum Solutions ha sviluppato un principio completamente nuovo per la generazione di vuoto: la tecnologia del vuoto a camme MINK. Questa tecnologia, costantemente perfezionata, si è ormai affermata nel settore della lavorazione del legno. Oggi, la terza generazione di queste pompe per vuoto è già utilizzata da diversi produttori leader di router CNC. Le pompe per vuoto a camme MINK funzionano anche senza fluidi operativi come l'olio o l'acqua. Due rotori a forma di uncino si muovono all'interno di un alloggiamento (Fig. 3). Non entrano in contatto gli uni con gli altri o con l'alloggiamento. Ciò significa che non vi è attrito e quindi non si ha usura, rendendo possibile una generazione di vuoto quasi esente da manutenzione. Le attività di manutenzione sono limitate a un cambio semestrale dell'olio per ingranaggi. La compressione senza contatto dell'aria estratta ha anche il vantaggio di consumare drasticamente meno potenza rispetto ad altre pompe per vuoto, e le pompe per vuoto a camme MINK rappresentano il tipo di generazione di vuoto più efficiente a livello energetico per il bloccaggio con il vuoto.

Per motivi tecnici, la pompa per vuoto a camme MINK è l'unico generatore di vuoto di cui qui si discute che può essere controllato completamente in base alla domanda. Ciò significa che è possibile specificare un setpoint specifico (pressione assoluta nominale) per la pompa per vuoto. Al raggiungimento di questo punto, la velocità si riduce automaticamente o la pompa per vuoto si spegne da sola. Ciò consente ulteriori risparmi energetici. Per questo motivo, Busch offre tutte le taglie, da 40 a 900 metri cubi di capacità di aspirazione all'ora, nonché opzioni di risparmio energetico e motori a controllo di frequenza.

Riepilogo

Esistono diverse possibilità per generare il vuoto per il bloccaggio. In linea di principio, le situazioni devono essere valutate individualmente per trovare la soluzione di pompa per vuoto ideale. Il diagramma (Fig. 4) può aiutare a prendere una decisione preliminare. Tuttavia, in generale, si consiglia di consultare uno specialista per la selezione e la scelta delle dimensioni.