Prawdopodobnie nie poświęcasz wiele czasu na zastanawianie się nad wszystkimi czynnościami w zakładzie, które wymagają sprężonego powietrza. Sprężone powietrze jest jednak kosztownym narzędziem, które może spokojnie stanowić 1/3 całkowitego zużycia energii elektrycznej w zakładzie. Mimo to sprężone powietrze jest często postrzegane jako koszt stały i pomijane przy rozważaniu usprawnień procesu. Jeśli tak jest w Twoim zakładzie, być może nadszedł czas, by zmienić to podejście. Znaczne ograniczenie zużycia sprężonego powietrza podczas czynności suszenia i wydmuchiwania może zaoszczędzić dziesiątki tysięcy, a nawet setki tysięcy euro rocznie.

Oprócz znacznego zmniejszenia zużycia powietrza, wprowadzenie pewnych zmian może mieć również inne pozytywne skutki:

• Zmniejszenie hałasu
• Poprawa bezpieczeństwa pracowników 
• Bardziej precyzyjne, powtarzalne suszenie i przedmuchiwanie.

A więc jakie rodzaje zmian należy rozważyć? Jeżeli do suszenia i wydmuchiwania używasz rur otwartych, rur z wywierconymi otworami lub rur ze szczelinami, powinieneś zdecydowanie rozważyć zastosowanie dysz powietrznych lub pakietów noży powietrznych. Systemy z otwartymi rurami są szybkie, łatwe i tanie w produkcji, ale mają wiele wad: 

• Bardzo duże zużycie powietrza i energii elektrycznej.
• Wysoki poziom hałasu – zgodność z wymaganiami dotyczącymi poziomu hałasu może być problemem.
• Bezpieczeństwo pracowników może być zagrożone. Wysoki poziom hałasu może powodować utratę słuchu, a jeśli pracownik przypadkowo zablokuje otwór w rurze, może doznać obrażeń.

Przyjrzyjmy się bliżej różnym opcjom, wskazówkom dotyczącym ich stosowania i możliwościom oszczędzania energii.

Zestawy noży powietrznych zasilanych powietrzem z dmuchawy mogą obniżyć koszty operacyjne o 95% lub więcej

Niektóre operacje suszenia i przedmuchiwania dobrze nadają się do stosowania dmuchaw regeneracyjnych i noży powietrznych.  Wykorzystanie powietrza z dmuchawy zamiast sprężonego może przynieść znaczne oszczędności i zwrócić tysiące dolarów rocznie. Oprócz obniżenia kosztów, pakiety noży powietrznych/dmuchaw oferują:

• Czyste, ogrzane powietrze.
• Niski poziom hałasu podczas pracy – nie ma potrzeby stosowania osłon dźwiękochłonnych.
• Łatwą instalację i obsługę.

Ogólnie rzecz biorąc, następujące zastosowania są dobrymi przykładami zastosowania systemów noży powietrznych/dmuchaw:

• Wymagana jest bardziej prędkość niż uderzenie.
• Olej w sprężonym powietrzu powoduje problemy z jakością.
• Duże obszary zastosowań - więcej niż 60 cm.
• Potrzebne jest ogrzane powietrze.
• Noże powietrzne mogą być umieszczone blisko powierzchni docelowej – 10 cm lub mniej.

Wydajność i zwiększenie sprawności zależą od poszczególnych komponentów zastosowanych w systemie lub pakiecie noża powietrznego/dmuchawy. Należy wziąć pod uwagę wiele czynników, w tym długość noża powietrznego, wielkość szczeliny powietrznej, moc dmuchawy i wiele innych dodatkowych elementów.

Wzmacniacze przepływu powietrza zwiększają intensywność i wydajność

Większość noży powietrznych ma wąskie linie, aby ułatwić umieszczenie ich w różnych środowiskach produkcyjnych. Ale na tym zazwyczaj kończą się podobieństwa w konstrukcji. Niektóre noże powietrzne mają wystającą krawędź prowadzącą, która kieruje strumień powietrza z noża w prostym kierunku, tworząc strumień powietrza, który zachowuje swoją integralność lepiej niż inne noże powietrzne. Konstrukcja ta wykorzystuje również efekt Coandy i zasysanie powietrza, aby ekonomicznie wytwarzać jednolity i stały strumień powietrza.

Konstrukcja z wydłużoną krawędzią poprawia zasysanie powietrza i zapewnia integralność strumienia powietrza

Efekt Coandy powoduje, że doprowadzane powietrze przyczepia się do powierzchni noża powietrznego i pomaga zachować integralność strumienia powietrza w dalszej części urządzenia. Efekt ten tworzy również warunki sprzyjające zasysaniu powietrza z otoczenia w celu zwiększenia całkowitej objętości powietrza.

Wynikiem takiej konstrukcji krawędzi wystającej jest ciągły strumień powietrza o dużej objętości na całej długości noża. Problemy związane z plamami i zaciekami, występujące w wielu nożach powietrznych, zostały wyeliminowane. Kolejną zaletą konstrukcji z krawędzią wiodącą jest to, że zapewnia ona wizualną wskazówkę dla pozycjonowania strumienia powietrza, wskazując kierunek jego przepływu. Pozwala to na łatwe pozycjonowanie noża, aby zapewnić maksymalne pokrycie celu

Kilka słów o dmuchawach

Podobnie jak w przypadku noży powietrznych, istnieją różne rodzaje dmuchaw. Wymagania dotyczące wydajności i konserwacji mogą się znacznie różnić, więc należy dokładnie zapoznać się z alternatywnymi rozwiązaniami. Z tych powodów dmuchawy regeneracyjne są często zalecane do zasilania noży powietrznych:

• Minimalna konserwacja: w przeciwieństwie do innych typów dmuchaw, dmuchawy regeneracyjne są wytrzymałe, niezawodne i wymagają rzadkiej, minimalnej konserwacji.

• Większa wydajność działania: dynamiczna zasada działania polega na recyrkulacji pewnej ilości powietrza, dzięki czemu dmuchawy regeneracyjne zapewniają wydajność porównywalną z wieloma dmuchawami wielostopniowymi lub wyporowymi.

ZASADA REGENERACJI

W dmuchawie regeneracyjnej przestrzeń sprężania składa się z wydrążonego pierścienia kołowego pomiędzy końcówkami łopatek wirnika a ścianami obudowy. Podczas pracy obracający się wirnik zasysa powietrze z otworu wlotowego do przestrzeni sprężania i przesuwa je promieniowo na zewnątrz, do zakrzywionej obudowy, wykorzystując siłę odśrodkową. Działanie to nazywane jest „regeneracyjnym”, ponieważ pewna ilość powietrza omija każdą łopatkę wirnika podczas obrotu i wraca do podstawy kolejnej łopatki, aby ponownie przyspieszyć.

Noże powietrzne o niskim przepływie: maksymalna wydajność na małych obszarach

W sytuacji, gdy przestrzeń jest ograniczona, a proces nie może tolerować wzrostu temperatury, doskonałym rozwiązaniem są noże powietrzne o niskim przepływie, wykorzystujące sprężone powietrze.

Ten rodzaj noża powietrznego zapewnia równomierny przepływ powietrza o dużej prędkości na całej długości noża (patrz rysunek 2.). Suszenie i przedmuchiwanie są szybkie, a używane powietrze jest ograniczane do minimum. W porównaniu z 8 cm rurą z trzema wywierconymi otworami, nóż powietrzny o niskim przepływie 8 cm zużyje około 92% mniej powietrza. 

Kolejną istotną cechą noży powietrznych o niskim przepływie jest poziom hałasu. W wielu zastosowaniach hałas wynosi poniżej 70 dB(A) – niższy niż w przypadku wielu opcji sprężonego powietrza. Noże powietrzne o niskim przepływie, zaprojektowane z myślą o małych obszarach, są zwykle montowane blisko celu. Maksymalna długość noży (lub łączna długość wszystkich noży) jest ograniczona do mniej niż 6 cm. Zastosowania, które wymagają tylko jednego lub dwóch noży powietrznych, mogą znacząco obniżyć koszty operacyjne dzięki zastosowaniu modeli o niskim przepływie.

Zalety noży powietrznych o niskim przepływie:

• Duża prędkość, jednolity przepływ powietrza.
• Niski poziom hałasu
• Niski profil dla łatwego montażu.
• Wydajność – minimalne zużycie powietrza.

Wzmacniacze przepływu powietrza zwiększają intensywność i wydajność

Kolejną opcją przy stosowaniu sprężonego powietrza jest zmienny wzmacniacz powietrza. Wzmacniacze przepływu powietrza wytwarzają strumień powietrza o stałej, wysokiej prędkości, co pozwala na bardzo dokładne suszenie i przedmuchiwanie. Wydajność jest maksymalna, ponieważ przez urządzenie przepływa dodatkowe wolne powietrze wraz ze sprężonym. 

Wzmacniacze przepływu powietrza o zmiennej prędkości zazwyczaj zapewniają działanie w zakresie od 19 do 100 mm z odległości 150 mm. Zmienne wzmacniacze przepływu powietrza są powszechnie stosowane do suszenia punktowego, przedmuchiwania i odprowadzania powietrza, ale idealnie nadają się również do zastosowań z robotami.

Zalety zmiennych wzmacniaczy przepływu powietrza:

• Niezwykle efektywne wykorzystanie sprężonego powietrza – do 90% mniej niż w przypadku otwartych rur i 60% mniej niż w przypadku dysz powietrznych.
• Zapewnienie większej ilości powietrza i praca przy wyższym ciśnieniu niż w przypadku dysz powietrznych, co umożliwia szybkie suszenie i przedmuchiwanie.
• Niski poziom hałasu.

Dysze powietrzne: lepszy kierunek

Dysze powietrzne przetwarzają niskociśnieniową objętość sprężonego powietrza w ukierunkowany strumień powietrza o dużej prędkości, płaski wentylator lub kurtynę powietrza o dużym natężeniu. Dysze powietrzne, idealne do wielu zastosowań, są dostępne w różnych typach, wydajnościach, rozmiarach i z różnych materiałów

Dysze powietrzne są powszechnie stosowane do przemieszczania materiałów oraz czyszczenia, suszenia i chłodzenia części. Duże natężenie przepływu powietrza przez te dysze zapewnia skuteczne suszenie i wydmuchiwanie nawet produktów o okrągłych lub nietypowych kształtach.

Zalety dysz powietrznych przy każdej czynności:

• Znaczne zmniejszenie zużycia sprężonego powietrza w porównaniu z rurami otwartymi (patrz rysunek 4.).
• Zmniejszenie poziomu hałasu o 60% w zależności od początkowego ciśnienia powietrza. Na przykład przy ciśnieniu 7 bar poziom hałasu w otwartej rurze wynosiłby 98 dB(A), natomiast w przypadku dyszy powietrznej – 85 dB(A), co oznacza redukcję o 13 dB(A) i odczuwalną redukcję hałasu o 60%.
• Poprawa bezpieczeństwa. Konstrukcja wielu dysz powietrznych zapobiega ślepym końcom w razie przypadkowego przyłożenia dyszy do płaskiej powierzchni.
• Ukierunkowany strumień powietrza wytwarzany przez dysze może poprawić skuteczność i wydajność suszenia i przedmuchiwania.  Często uzyskuje się pełniejsze suszenie, nawet w pęknięciach i szczelinach.

KLUCZOWE CZYNNIKI WYBORU

W większości operacji suszenia i przedmuchiwania można korzystać z dysz powietrznych. Zanim jednak wybierzesz dyszę najlepiej pasującą do Twojej pracy, musisz zrozumieć następujące pojęcia.

Poziom hałasu. Wydajność, ciśnienie powietrza i sposób ustawienia dyszy mają wpływ na hałas.

Wytyczne:

• Większe natężenie przepływu i wyższe ciśnienie generalnie zwiększają poziom hałasu.
• Przeszkody na drodze dyszy lub natryskiwanie na obiekty również zwiększają poziom hałasu.

Efektywne pokrycie natryskiem. Pokrycie natryskiem to szerokość strumienia dla płaskiej dyszy powietrznej. Efektywne pokrycie natryskiem jest szerokością wentylatora, która obejmuje minimalny pomiar siły natrysku. To pokrycie można wykorzystać jako wskazówkę przy rozmieszczaniu dysz. Efektywne pokrycie natryskiem jest różne dla różnych typów dysz powietrznych.

Wytyczne: Efektywne pokrycie zwykle wzrasta wraz ze wzrostem odległości od dyszy.

Liniowa i specyficzna siła oddziaływania. Przy wyborze dysz powietrznych należy wziąć pod uwagę dwa rodzaje oddziaływania: oddziaływanie liniowe i maksymalne oddziaływanie specyficzne.
Oddziaływanie liniowe określa względną siłę na jednostkę odległości na całej szerokości natrysku. Natryskiwanie płaskie charakteryzuje się dość równomiernym rozkładem siły dla całego efektywnego pokrycia natryskiem. Rozmieszczenie dysz w głowicy zgodnie z efektywnym pokryciem natrysku zapewni stałe oddziaływanie liniowe na całej powierzchni docelowej.
Maksymalne specyficzne oddziaływanie jest bezpośrednim wskaźnikiem intensywności oprysku zastosowanego na powierzchni. Dostarcza informacji o maksymalnym oddziaływaniu na jednostkę powierzchni, którą można wykorzystać do porównania skuteczności natrysku w różnych warunkach.

Wytyczne:

• Zarówno oddziaływanie liniowe, jak i specyficzne wzrasta wraz z ciśnieniem.
• Jeżeli wydajność jest taka sama, dysza o węższym pokryciu będzie miała większe oddziaływanie niż dysza o szerszym pokryciu.

Inne czynniki, które należy ocenić podczas procesu wyboru:

• Aby zminimalizować zużycie powietrza i zmniejszyć poziom hałasu, wybierz dyszę o najmniejszym przepływie.
• Aby zmniejszyć hałas powodowany przez powietrze oddziałujące na cel, zwiększ odległość między dyszą a celem, jeżeli to możliwe.
• Aby zmniejszyć liczbę wymaganych dysz, ustaw je tak, aby poruszały się po bokach ruchomego celu pod stosunkowo niewielkim kątem.
• Tworząc kurtynę powietrzną, umieść dysze w odległości do 305 mm od siebie.
• Używając dysz powietrznych do czyszczenia, ustaw je pod kątem 15° – 45°, aby zapewnić usuwanie zanieczyszczeń.

Każdy zakład, w którym odbywa się suszenie lub przedmuchiwanie, może skorzystać z oceny w celu określenia potencjalnych oszczędności i wzrostu wydajności w wyniku wprowadzenia zmian w systemach. Jeśli obecnie używane są otwarte rury, możliwe jest zmniejszenie zużycia sprężonego powietrza, co szybko zrekompensuje koszt nowego sprzętu.  Jeśli używane są już dysze powietrzne, warto ocenić alternatywne rozwiązania, takie jak zmienne wzmacniacze przepływu powietrza, noże powietrzne o niskim przepływie lub pakiety noży powietrznych/dmuchaw, aby sprawdzić, czy można uzyskać dalsze oszczędności.

Studium przypadku – Producent butelek do wina oszczędza ponad 161 000 dolarów na sprężonym powietrzu dzięki nowemu systemowi dmuchaw

Nasi eksperci od technologii natryskowej pomagają klientom oszczędzać miliony na samych kosztach energii. Pomożemy ocenić kluczowe zastosowania w całym zakładzie i zaproponujemy rozwiązania umożliwiające ograniczenie zużycia energii, wody i środków chemicznych na każdej zmianie. Skontaktuj się z lokalnym specjalistą w zakresie technologii natryskowych.