10. Overvejelser om optimal anvendelse af vakuumteknologi

Vakuumteknologi spiller en stor rolle indenfor pakning af fødevarer og andre produkter. Der er brug for vakuum til alt fra vakuumpakning til pose-, blister- og termoformningspakning. Uden vakuum ville det også være umuligt at håndtere og transportere karton samt automatisere palletiserings- og ordreplukningssystemer. Diverse fyldemaskiner bruger også vakuum som transportsystem i produkt- eller håndteringspakning (pick & place).

I modsætning til trykluftteknologi synes mange brugere, at vakuumteknologi er ret svært at forstå. Det er derfor, vakuumpumper ofte bruges forkert, eller deres ydeevne er unødvendig stor. Dette giver utilfredsstillende resultater, processer, som er tilbøjelige til at bryde ned, eller for store energi- eller driftsomkostninger. De 10 overvejelser herunder er samlet for at hjælpe dig med at bruge vakuumteknologi så effektivt som muligt, så du kan optimere processer og nedsætte driftsomkostninger.

1. Forstå fysikken i vakuum

Hovedformålet med vakuumpumper og vakuumsystemer er at suge luft ud af et lukket system for at generere vakuum. Det betyder, at de genererer et trykniveau, som er lavere end det atmosfæriske eller omgivende tryk.

I pakketeknologien bruges vakuum til at suge, evakuere, forme, trykke, holde, flytte, fylde og transportere. Det anvendte vakuumniveau afhænger af anvendelsen, men det ligger altid i intervallet 1 til 900 millibar [mbar] (absolut). Hvis vi forudsætter, at det atmosfæriske tryk (lufttryk) er 1.000 mbar, ville dette vakuumniveau ligge mellem 10 og 99,9 procent (fig 1).

Udover det vakuumniveau, der opnås med en vakuumpumpe (kaldet sluttrykket), er en vakuumpumpes hastighed en anden vigtig variabel. Pumpehastigheden indikerer, hvor meget luft en vakuumpumpe kan udtrække inden for en bestemt tidsperiode. Pumpehastigheden er normalt specificeret i kubikmeter pr. time [m3/t]. Begge tekniske parametre er forbundne. Denne forbindelse er afbilledet i den såkaldte pumpehastighedskurve (fig. 2).

2. Vælg en ideel vakuumgenerator

Der findes en række forskellige typer vakuumteknologi. De følgende mekaniske vakuumpumper eller blæsere anvendes hovedsageligt på pakketeknologiområdet (fig. 3):

1. Tørtløbende lamelvakuumpumper
Tørtløbende lamelvakuumpumper er idelle til en række pakkeprocesser. Disse pumper kan nå et maksimalt vakuumniveau på 100 mbar. Pumpehastigheden må dog ikke overstige 40 m3/t, da lamellerne i større vakuumpumper af denne type slides mere, hvilket fører til en for stor vedligeholdelsesindsats og dertilhørende omkostninger.

2. Oliesmurte lamelvakuumpumper
Oliesmurte lamelvakuumpumper når et vakuumniveau på 0,1 mbar. De er standard i vakuumpakning, men kan også anvendes i mange andre applikationer i hele industrien. Lamelvakuumpumper kan dække pumpehastigheder fra 3 til 1.600 m3/t. Driftsvæskeolien løber i et internt kredsløb.

3. Tørtløbende klovakuumpumper
Tørtløbende klovakuumpumper kræver ikke nogen driftsvæsker i kompressionskammeret. De har et tørt og berøringsfrit driftsprincip og har derfor en næsten vedligeholdelsesfri drift. De opnår sluttryk på op til 40 mbar, og deres rotationshastighed kan reguleres fra 20 til 80 hertz, hvilket gør dem egnede til processer, hvor skiftende krav til ydeevnen kan imødekommes på efterspørgselsdrevet basis. Almindelige pumpehastigheder ligger mellem 40 og 1.000 m3/t.

4. Tørtløbende skruevakuumpumper
Tørtløbende skruevakuumpumper kræver heller ikke driftsvæsker til komprimering af den udtrukne luft. De opnår et vakuumniveau på 0,1 mbar og derunder. Da de fleste applikationer kører med meget højere tryk, anvendes skruevakuumpumper generelt kun i større vakuumpakkemaskiner som alternativ til en lamelvakuumpumpe med en ekstra vakuumbooster.

5. Sidekanalblæsere
En af de karakterisktiske egenskaber ved sidekanalblæsere er deres høje pumpehastighed. Da de kun opnår lave differenstryk, kan de kun opnå et maksimalt vakuumniveau på 500 mbar. De er derfor ideelt egnede til applikationer, som kræver en høj pumpehastighed kombineret med et lavt vakuumniveau. Mens sidekanalblæserne er vedligeholdelsesfri, er de mindre energieffektive, hvis de bruges tæt på deres grænser for ydeevner.

3. Dimensionering af vakuumforsyningen

Det er vigtigt for brugere fuldstændigt at forstå deres specifikke proces og at vide, hvilket vakuumniveau og hvilken pumpehastighed den kræver. Usikkerhed fører ofte til valg af en vakuumpumpe med for store dimensioner, og det giver unødvendige energi- og driftsomkostninger. I scenarier med skiftende procesparametre anbefaler vi vakuumpumper, som kan styres på efterspørgselsdrevet basis, og som enten opretholder det krævede vakuumniveau hele tiden eller garanterer en jævn pumpehastighed. Vi anbefaler altid, at man rådfører sig med en vakuumspecialist. Busch Vacuum Solutions tilbyder altid en gennemgang af din vakuumproces, som undersøger de aktuelle processer og fremhæver potentielle forbedringsområder.

4. Valget mellem en central og lokal vakuumforsyning

Valget mellem en central vakuumforsyning til hele fabrikken eller flere vakuumforbrugere og en decentral vakuumforsyning, hvor hver enkelt maskine har sin egen vakuumpumpe, kan have en afgørende indflydelse på dine indkøbs- og driftsomkostninger. Det er derfor vigtigt, at du nøje overvejer dine muligheder. Individuelle vakuumpumper, som installeres inde i en maskine eller i nærheden af den, er billigere i anskaffelse end en central vakuumforsyning – ikke mindst fordi du ikke længere skal dække omkostningerne til indkøb og installation af et rørledningssystem. Det er dog vigtigt at huske på, at en central vakuumforsyning bruger langt færre vakuumpumper end en decentral løsning. Driftsomkostninger reduceres, fordi dine vedligeholdelses- og energiomkostninger er lavere. Derudover kan en central vakuumforsyning installeres uden for pakke- og produktionsområdet. Dette betyder, at der ikke opbygges støj eller varme ved dine arbejdsstationer. En central vakuumforsyning med et kontrolpanel gør det også lettere at imødekomme krav til ydeevnen på efterspørgselsdrevet basis, og den kan køres med et bredere ydeevnespektrum. Du bør også konsultere en vakuumekspert, når du skal beslutte dig for eller imod en central vakuumforsyning. Busch Vacuum Solutions har årtiers erfaring inden for design og bygning af centraliserede vakuumsystemer og kan tilbyde sine kunder skræddersyede løsninger.

5. Effektivitetsøgning med vakuumbeholdere eller -buffere

Vakuumbeholdere på individuelle vakuumpumper og selv på store vakuumforsyningssystemer kan spare store mængder energi. De kan installeres mellem vakuumpumpen eller vakuumsystemet og forbrugerne. Ved anvendelse af en simpel kontrolmekanisme kan vakuummet i beholdere opretholdes på et bestemt niveau. Når dette niveau er nået, slukker vakuumpumpen automatisk eller skifter til tomgang. Hvis trykket i beholderen stiger over en defineret værdi, tænder vakuumpumpen igen. Uden denne opstrøms vakuumbeholder ville vakuumpumpen køre for fuld kraft hele tiden, hvilket ville medføre, at den også brugte mere energi. Anvendelse af en vakuumpumpe med variabelt hastighedsdrev kan øge energibesparelsen yderligere. Busch Vacuum Solutions tilbyder som standard komplette enheder med regulerede vakuumpumper og vakuumbeholdere og bygger individuelle vakuumsystemer med opstrøms beholdere.

6. Samarbejde med vakuumeksperter

Enhver form for vakuumteknologi og hver vakuumsystemkonfiguration har sine fordele og ulemper. At vælge den bedste vakuumløsning forudsætter en tilbundsgående viden om vakuumteknologi og en forståelse af brugerens processer. Det er derfor, vi altid anbefaler, at der samarbejdes med en vakuumekspert. Busch Vacuum Solutions har et globalt netværk af vakuumspecialister, som fokuserer på bestemte applikationer og markeder. Takket være virksomhedens brede og omfattende portefølje af vakuumteknologier kan disse specialister tilbyde den ideelle løsning til hver individuel applikation.

7. Overvejelser om energiomkostninger

En vakuumgenerators energiomkostninger kan ikke beregnes på basis af den nominelle motorklassificering, fordi den kun giver et begrænset billede af den faktiske energi, der forbruges. Information om den nominelle motorklassificering og den ekstra specifikation af en servicefaktor forvirrer. Selvom dette format er tilladt i henhold til den amerikanske standard NEMA, indikerer det i realiteten et lavere energiforbrug, end du ville opnå i praksis. Derudover forbruger forskellige typer vakuumteknologi forskellige mængder elektricitet i forskellige trykområder. Ved et vakuumniveau på 0,1 til 10 millibar har en oliesmurt lamelvakuumpumpe kun brug for 40 til 60 procent af den specificerede nominelle effekt. Energiforbruget kan kun sammenlignes direkte, hvis du kender akseleffekten på tværs af hele trykprofilen, og hvis du kender trykforholdene under pakkeprocessen. Producenter af vakuumpumper og systemer kan beregne det forventede energiforbrug for deres kunder.

8. Beregning af samlede omkostninger

Ved køb af vakuumteknologi skal du gøre mere end blot at sammenligne investeringen og energiomkostningerne for forskellige vakuumpumper og producenter for at kunne tage en beslutning. Du skal altid se på de forventede, samlede omkostninger over en længere periode. Ligesom med energiomkostninger kan driftsomkostninger også variere meget. Det er vigtigt at tage højde for vedligeholdelsesarbejde og den relaterede stilstand, omkostninger til reservedele samt indkøb og bortskaffelse af driftsvæsker.

9. Undersøg tilgængeligheden af service og reservedele

Pålideligheden af en pakkeproces afhænger normalt direkte af en vakuumpumpes eller et vakuumsystems driftssikkerhed. Det er derfor vigtigt at vælge en pålidelig leverandør, som kan tilbyde hurtig og pålidelig service hos dig og også levere reservedele uden forsinkelse. Busch Vacuum Solutions har det største, globale servicenetværk og tilbyder 24-timers service.

10. Fremtiden: Industry 4.0

I dag er det muligt at vedligeholde vakuumpumper og få let adgang til alle dele, der er relevante for service. Busch tilbyder også servicekontrakter til en fast pris og påtager sig ansvaret for vakuumpumperne og vakuumsystemernes driftssikkerhed. Operatøren er således beskyttet og behøver ikke at have sit eget team af serviceteknikere. Busch har nu vakuumpumper i sin produktportefølje, som har intelligente sensorer, der informerer operatøren eller serviceteknikeren om nødvendigt vedligeholdelsesarbejde. Vi har også vedligeholdelsessæt, som kan bruges til at gøre eksisterende vakuumpumper klar til Industry 4.0.