Vakuum inom träbearbetning – del 2

Efter att ha tittat på vakuumteknikens grundläggande aspekter i den senaste utgåvan ska vi idag ta itu med de olika typerna av vakuumgenerering. Vi kommer i första hand att begränsa diskussionen till ämnet vakuumfastspänning på bearbetningsutrustning, ett område som har blivit allt viktigare i takt med framstegen inom automation inom möbelindustrin och andra sektorer inom träbearbetningsindustrin. Ämnet ekonomisk effektivitet löper också parallellt med denna utveckling och har fått allt större fokus för chefer inom tillverkning och de som ansvarar för teknologin. I princip finns det flera möjligheter att generera vakuum. Man kan använda olika mekaniska vakuumpumpar för vakuumfastspänning, vilket vi kommer att diskutera.

Oljesmorda lamellvakuumpumpar

Oljesmorda lamellvakuumpumpar är de klassiska pumparna som används för fastspänning på bearbetningsutrustning. De användes nästan uteslutande för decennier sedan. De står för pålitlighet, robusthet och ett lågt sluttryck på under en mbar – vilket motsvarar en vakuumnivå på 99,9 %. Vid denna högvakuumnivå garanterar de tillräcklig kapacitetsreserv och är därför kända för snabb och säker fastspänning. Den konstanta oljetillförseln till kompressionskammaren bidrar till högvakuumnivån. Oljan matas genom vakuumpumpen genom ett internt cirkulationssystem där den tätar, smörjer och leder bort kompressionsvärme. Oljan och oljefiltret ska bytas varje 2 000 driftstimmar. I bearbetningsutrustning med kapaciteter på över 160 kubikmeter per timme har dessa vakuumpumpar ersatts av torr vakuumteknik. För mindre bearbetningsutrustning och spännanordningar där det räcker med lägre kapaciteter arbetar oljesmorda lamellvakuumpumpar fortfarande ekonomiskt och med hög pålitlighet.

Vätskeringvakuumpumpar

Vätskeringvakuumpumpar som genererar vakuum med vatten som driftsvätska fungerar enligt en gammal princip. De kunde emellertid aldrig riktigt konkurrera med användning inom vakuumfastspänning eftersom vatten som driftsvätska är förknippad med ett visst underhållsarbete som sträcker sig från daglig påfyllning av vatten till regelbunden rengöring av vattenkretsen. Vakuumnivån hos dessa vakuumpumpar är beroende av vattentemperaturen. När vattentemperaturen stiger minskar det nåbara sluttrycket och därmed även kapaciteten. Den högsta kapaciteten uppnås vid temperaturer upp till 15 °C. Vid en vattentemperatur på 40 °C sjunker kapaciteten till 40 procent av det ursprungliga värdet. Den stora fördelen med vätskeringvakuumtekniken är den höga kompatibiliteten med vattenånga och fukt - en fördel som inte kan utnyttjas vid fastspänning på bearbetningsutrustning, men som praktiskt taget gör dessa vakuumpumpar lämpliga för torkning och impregnering av trä.

Torrgående lamellvakuumpumpar

Lamellvakuumpumpar som arbetar utan driftsvätskor – vilket innebär att varken olja eller vatten behövs för att komprimera den utsugna luften – kallas ”torrgående”. Dessa vakuumpumpar används mycket ofta för vakuumfastspänning eftersom investeringskostnaderna är relativt låga. Funktionsprincipen (fig. 1) är samma som för oljesmorda lamellvakuumpumpar.

På grund av bristen på oljesmörjning används så kallade ”självsmörjande” lameller eller blad av kolgrafit. De har nackdelen att de påverkas av slitage (bild 2) och måste bytas ut regelbundet för att förhindra att lamellerna går sönder och därmed helt slutar fungera. Slitaget på lamellerna påverkar också prestandan hos dessa vakuumpumpar. Efter en driftstid på bara 2 000 timmar kan kapaciteten hos en torrgående lamellvakuumpump bara uppnå 85 till 90 procent av den ursprungliga kapaciteten. En av faktorerna som påverkar lamellernas livslängd är materialet som ska bearbetas. Slipande MDF-damm påskyndar slitaget på lamellerna. Vid treskiftsdrift måste lamellerna kontrolleras minst var sjätte månad och bytas ut vid behov. Operatörer bör inte bara överväga kostnaderna för att skaffa dessa speciallameller – som inte bör underskattas – utan även kritiskt överväga energiförbrukningen för denna typ av vakuumpump. Dessa vakuumpumpar har de högsta energikostnaderna när man jämför med alla andra vakuumtekniker. En tumregel är att en torrgående lamellvakuumpump med en kapacitet från 140 kubikmeter kräver 20 procent mer energi per timme.

På grund av de underhålls- och energikostnader som är förknippade med torrgående lamellvakuumpumpar rekommenderar vi dem endast upp till en kapacitet på cirka 100 kubikmeter per timme. Ju mindre storlek, desto långsammare slits lamellerna eftersom kompressionskammarens diameter är mindre. Detta minskar lamellernas periferihastighet och avståndet som de enskilda lamellerna måste korsa när de glider in i och ut ur rotorns spår.

MINK klovakuumpumpar

I mitten av 1990-talet utvecklade Busch Vacuum Pumps and Systems en helt ny princip för vakuumgenerering: MINK klovakuumteknik. Denna teknologi, som ständigt har genomgått förbättringar, har sedan dess fått fotfäste inom träbearbetning. Idag används den tredje generationen av dessa vakuumpumpar redan av flera ledande tillverkare av CNC-maskiner. MINK klovakuumpumpar arbetar också utan driftsvätskor som olja eller vatten. Två kloformade rotorer rör sig i ett hus (fig. 3). De kommer inte i kontakt med varandra eller huset. Detta innebär att det inte finns någon friktion och därmed inget slitage, vilket möjliggör vakuumgenerering med minimalt underhåll. Underhållsarbetet är begränsat till byte av växellådsolja vartannat år. Den beröringsfria kompressionen av den utsugna luften har också fördelen att förbruka avsevärt mindre energi än andra vakuumpumpar, och MINK klovakuumpumpar utgör den mest energieffektiva typen av vakuumgenerering för vakuumfastspänning.

Av tekniska skäl är MINK klovakuumpump den enda vakuumgenerator som diskuteras här som kan styras helt behovsbaserat. Detta innebär att ett specifikt börvärde (sluttryck) kan anges för vakuumpumpen. När denna punkt nås minskar varvtalet automatiskt eller så stängs vakuumpumpen av automatiskt. Detta möjliggör ytterligare energibesparingar. Därför erbjuder Busch alla storlekar – från 40 till 900 kubikmeter kapacitet per timme – samt energibesparande och frekvensstyrda motoralternativ.

Sammanfattning

Det finns olika möjligheter som kan användas för att generera vakuum för fastspänning. I princip måste varje situation bedömas individuellt för att hitta den perfekta vakuumpumplösningen. Diagrammet (fig. 4) kan vara till hjälp för att fatta ett preliminärt beslut. Men i allmänhet rekommenderar vi att du konsulterar en specialist för att välja pump och storlek.