10 námětů pro optimální využití vakuové technologie

Vakuová technologie hraje významnou roli při balení potravin a dalších produktů. Vakuum je zapotřebí pro téměř cokoli, od vakuového balení po tubulární sáčky, blistry a obaly tvarované za tepla. Bez vakua by rovněž nebylo možné manipulovat a přepravovat kartony nebo zautomatizovat systém pro paletování a kompletaci zakázek. Vakuum využívají rovněž různé plnicí stroje pro vkládání produktů nebo manipulaci s obaly (pick & place).

Na rozdíl od technologie využívající stlačený vzduch se vakuová technologie zdá mnoha uživatelům poměrně záludná na pochopení. Proto se vývěvy používají často nesprávně nebo mají zbytečně velký výstupní objem. To má za následek neuspokojivé výsledky, procesy náchylné na poruchy nebo nadměrné náklady na energie nebo provoz. Níže uvedených 10 námětů bylo shrnuto za účelem, aby vám co nejefektivněji usnadnilo používání vakuové technologie, pro optimalizaci vašich procesů a snížení provozních nákladů.

1. Porozumění fyzice vakua

Hlavním účelem vývěv a vakuových systémů je vysávat vzduch z uzavřeného systému, aby bylo generováno vakuum. To znamená, že vytvářejí určitou úroveň tlaku, která je nižší než atmosférický nebo okolní tlak.

V balicí technologii se může vakuum používat za účelem sání, vysávání, tvarování, lisování, přidržování, posunování, plnění a přepravování. Úroveň použitého vakua závisí na použití, ale vždy se pohybuje od 1 do 900 milibarů [mbar] (absolutní). Pokud vezmeme v úvahu atmosférický tlak (tlak vzduchu) o hodnotě 1 000 mbarů, pohybovala by se tato úroveň vakua někde mezi 10 a 99,9 procenty (obr. 1).

Kromě úrovně vakua, které vývěva dosahuje (známé také jako koncový tlak), je další proměnnou rychlost čerpání vývěvy. Rychlost čerpání napovídá, kolik vzduchu je vývěva schopna vysát za určitou časovou jednotku. Rychlost čerpání je běžně udávána v metrech krychlových za hodinu [m3/h]. Oba technické parametry spolu navzájem souvisí. Tento vztah je znázorněn v takzvané křivce rychlosti čerpání (obr. 2).

2. Výběr ideálního generátoru vakua

Existuje cela řada různých typů vakuové technologie. V oblasti balicí technologie (obr. 3) se užívají hlavně následující mechanické vývěvy nebo dmychadla:

1. Suchoběžné rotační lamelové vývěvy
Suchoběžné rotační lamelové vývěvy jsou ideální pro celé spektrum balicích procesů. Tyto vývěvy umějí zajistit maximální hladinu vakua o hodnotě 100 mbarů. Rychlost čerpání by nicméně neměla přesáhnout 40 m3/h, jelikož lamely u větších vývěv tohoto typu se více opotřebovávají, a v důsledku toho u nich rychleji roste náročnost na údržbu a také související náklady.

2. Olejomazné rotační lamelové vývěvy
Olejomazné rotační lamelové vývěvy dosahují hladiny vakua 0,1 mbaru. Představují standardní řešení ve vakuovém balení, ale lze je používat také za mnoha jinými účely v rámci všech průmyslových odvětví. Rotační lamelové vývěvy jsou schopny pokrývat rychlost čerpání od 3 do 1 600 m3/h. Jejich provozní kapalina (olej) obíhá v interním okruhu.

3. Suchoběžné zubové vývěvy
Suchoběžné zubové vývěvy nevyžadují žádné provozní kapaliny v kompresní komoře. Jsou založeny na bezkontaktním provozním principu, a proto jsou téměř bezúdržbové. Dosahují koncového tlaku až 40 mbarů, a proto u nich lze regulovat rychlost otáčení od 20 do 80 hertzů, díky čemuž jsou vhodné pro procesy, u kterých je nutné měnit požadavky na výstupní objem na základě aktuální potřeby. Běžné rychlosti čerpání se pohybují od 40 do 1 000 m3/h.

4. Suchoběžné šroubové vývěvy
Ani suchoběžné šroubové vývěvy nevyžadují pro stlačování vysátého vzduchu provozní kapaliny. Dosahují úrovně vakua 0,1 mbaru a nižší. Jelikož u většiny použití vše probíhá za mnohem vyššího tlaku, používají se šroubové vývěvy obecně vzato pouze u větších vakuových balicích strojů, a to jako alternativa k rotačním lamelovým vývěvám s přídavným posilovačem vakua.

5. Dmychadla s bočním kanálem
Jedním z distinktivních rysů dmychadel s bočním kanálem je jejich vysoká rychlost čerpání. Vzhledem k tomu, že dosahují pouze nižších rozdílových tlaků, umí dosáhnout maximální úrovně vakua pouze 500 mbarů. Proto jsou ideální pro použití, která vyžadují vysokou rychlost čerpání ve spojení s nízkou úrovní vakua. Zatímco dmychadla s bočním kanálem jsou bezúdržbová, nejsou tak energeticky účinná, pokud jsou používána na hranici svého maximálního výkonu.

3. Nadimenzování dodávky vakua

Pro uživatele je důležité, aby přesně porozuměli svému konkrétnímu procesu a věděli, jaká hladina vakua a rychlost čerpání je za tímto účelem požadována. Nejistota má často za následek, že je vybrána vývěva s příliš velkými rozměry, což s sebou přináší zbytečně vysoké náklady na energie a provoz. U scénářů s proměnlivými procesními parametry doporučujeme vývěvy, které lze regulovat dle aktuální potřeby a které buď konstantně udržují požadovanou úroveň vakua nebo zaručují konstantní rychlost čerpání. Vždy doporučujeme, aby byla situace konzultována s odborníkem na vakuové technologie. Busch Vacuum Solutions nabízí speciální audity vakuové technologie, které prověřují současné procesy a vyzdvihují oblasti s potenciálem pro zlepšení.

4. Výběr mezi centrální a lokální dodávkou vakua

Rozhodnutí mezi centrální dodávkou vakua pro celý závod nebo několik spotřebitelů vakua, a decentralizovanou dodávkou vakua, kde má každý jednotlivý stroj svoji vlastní vývěvu, může mít rozhodující dopad na vaše náklady na pořízení a provoz. Proto je důležité, abyste pečlivě zvážili své možnosti. Jednotlivé vývěvy, které jsou nainstalované uvnitř stroje nebo v jeho blízkosti, jsou levnější než centrální dodávka vakua, ne snad, protože byste již nemuseli hradit náklady na pořízení a instalaci potrubních rozvodů. Je nicméně nutné mít stále na paměti, že centrální dodávka vakua používá mnohem méně vývěv než decentralizované řešení. Provozní náklady jsou nižší, jelikož jsou nižší náklady na údržbu a energie. A co víc, centrální dodávku vakua lze konfigurovat mimo balicí a výrobní zóny. To znamená, že ve vaší pracovní stanici nevzniká žádný hluk, ani se nevytváří teplo. Centrální dodávka vakua s pomocí řídicího panelu usnadňuje splnění požadavků na výstupní objem dle aktuální potřeby a lze ho ovládat po širší spektrum výstupního objemu. Při rozhodování ve prospěch nebo proti centrální dodávce vakua byste se rovněž měli poradit s odborníkem na vakuové technologie. Busch Vacuum Solutions má mnohaletou praxi v koncipování a výrobě centrálních vakuových systémů, a může tak nabídnout individuální řešení šitá zákazníkovi na míru.

5 Zvýšení efektivity s pomocí vakuových nádob nebo zásobníků

Vakuové nádoby u jednotlivých vývěv a dokonce u větších systémů dodávky vakua mohou ušetřit obrovské množství energie. Lze je nainstalovat mezi vývěvu nebo vakuový systém a spotřebitele. Za použití jednoduchého řídicího mechanismu lze udržovat vakuum v nádobě na určité úrovni. Při dosažení této úrovně se vývěva automaticky vypne nebo přejde do režimu nečinnosti. Jakmile tlak v nádobě překročí definovanou hodnotu, vývěva se opět zapne. Bez této zpětné reakce by vývěva celou dobu běžela na plný výkon, což by znamenalo, že by zároveň také spotřebovala mnohem více energie. Použití vývěvy s pohonem s proměnlivou rychlostí může ještě dále zvýšit úsporu energie. Busch Vacuum Solutions nabízí kompletní jednotky s regulovanými vývěvami a vakuovými nádobami jako standardní vybavení a vyrábí individuální vakuové systémy s protiproudovými nádobami.

6. Spolupráce s odborníky na vakuové technologie

Vakuová technologie v jakékoli podobě a jakákoli konfigurace vakuového systému má své výhody i své nevýhody. Výběr toho nejlepšího vakuového řešení vyžaduje hluboké znalosti vakuové technologie a také porozumění procesům uživatele. Proto vždy doporučujeme spolupráci s odborníkem na vakuové technologie. Busch Vacuum Solutions má globální síť odborníků, kteří se zaměřují na konkrétní použití a trhy. Díky širokému a obsáhlému portfoliu vakuových technologií společnosti mohou tito odborníci nabídnout ideální řešení pro každé jednotlivé použití.

7. Zvážení nákladů na energie

Náklady na energii generátoru vakua nelze vypočítávat na základě jmenovité hodnoty motoru, jelikož tento pohled zohledňuje pouze částečně skutečně spotřebovaný objem energie. Informace týkající se jmenovité hodnoty motoru a další upřesnění servisního faktoru vnášejí do celého pohledu zmatek. Zatímco je tento formát povolen v rámci normy US NEMA, ve skutečnosti naznačuje nižší spotřebu energie, než které byste v praxi mohli dosáhnout. Kromě toho spotřebovávají různé typy vakuové technologie různá množství elektrické energie v různých rozsazích tlaku. Při vysoké hladině vakua 0,1 až 10 milibarů potřebuje olejomazná rotační lamelová vývěva pouze 40 až 60 procent specifikované jmenovité hodnoty. Spotřebu energie lze srovnávat přímo pouze v případě, že znáte výkon na hřídeli v rámci celého tlakového profilu a znáte také tlakové poměry při procesu balení. Renomovaní výrobci vývěv a systémů dokáží svým zákazníkům předložit kalkulaci předpokládané spotřeby energie.

8. Kalkulace celkových nákladů

Při pořizování vakuové technologie byste měli nejen porovnávat náklady na pořízení a energie různých vývěv a různých výrobců, což vám usnadní rozhodování. Vždy byste měli hledět na předpokládané celkové náklady v dlouhodobém horizontu. Stejně jako náklady na energie se i provozní náklady mohou značně lišit. V potaz musí být vzata údržba a související prostoje, náklady na náhradní díly a jejich pořízení a likvidace provozních kapalin.

9. Ověření dostupnosti servisu a náhradních dílů

Spolehlivost procesu balení běžně závisí přímo na bezpečnosti provozu vývěvy nebo vakuového systému. Z tohoto důvodu je důležité vybrat důvěryhodného dodavatele, který vám dokáže nabídnout rychlý, spolehlivý servis u vás na místě a také bez prodlev dodá náhradní díly. Busch Vacuum Solutions disponuje celosvětově největší servisní sítí a nabízí pohotovostní servis 24 hodin denně.

10. Pohled do budoucnosti: průmysl 4.0

Dnešní vývěvy umožňují snadnou údržbu se snadným přístupem ke všem příslušným servisním dílům. Busch také nabízí smluvní servis s paušálními sazbami a přebírá odpovědnost za bezpečnost provozu svých vývěv a vakuových systémů. Provozovatel je tudíž chráněn, a nepotřebuje svůj vlastní tým servisních techniků. Busch má v současnosti ve svém produktovém portfoliu vývěvy, které mají nainstalovány chytré senzory, které informují obsluhu nebo servisního technika v reálném čase o nastávající údržbě. A navíc součást nabídky tvoří adaptační sady pro přípravu stávajících vývěv na průmysl 4.0.