V�hody servomotorick�ho pohonu �erpadel - hydraulika por�� elektriku

Ka�dý zpracovatel plast� chce vyráb�t své vst�ikované díly s co nejni�šími výrobními náklady. Aby byl celý vst�ikovací proces co mo�ná nejekonomi�t�jší a nejekologi�t�jší, nem��eme brát v úvahu pouze pohon vst�ikovacího stroje, ale musíme po�ítat i s ostatními faktory, v�etn�tavení hmoty, periferií, automatiza�ních za�ízení a interní logistiky. Pohon �erpadlaservomotorem pro hydrauliku je v tomto sm�ru významným krokem. P�idáním servomotorického pohonu �erpadla se zvýší i preciznost a dynamika; hlu�nost se naopak minimalizuje.

Kdo rád platí b�h naprázdno?

Mezi dosavadní technické trendy pat�í vybavit hydraulické zásobení elektronicky �ízeným nastavitelným �erpadlem, které je pohán�no asynchronními motory. Tímto zp�sobem jeelektronikou �erpadla �ízen objem a tlak, které lze pomocí mechanického ovláda�e nastavit na nulovou a� maximální hodnotu. Motor b�í v�dy konstantní rychlostí. Asynchronní motorpracuje efektivn�, pokud je provozován p�i své jmenovité zát�i. V pr�b�hu vst�ikovacíhoprocesu dochází �asto k situacím, kdy je vy�adována pouze �áste�ná zát� a kdy není zapot�ebí �ádné energie. Práv� v takovém p�ípad� spot�ebovává motor, otá�ející senaprázdno, stále enormní mno�ství energie, která není zapot�ebí. Vydává také hluk, kterému navzdory protiopat�ením nelze kompletn� zabránit. Navíc je dynamika �ídícího �erpadla zejména p�i nízkém tlaku velmi omezená.

Schéma principu servomotorického pohonu �erpadla pro hydrauliku: zubové �erpadlo se servomotorem (naho�e), nastavitelné �erpadlo s normomotorem (dole)

Elektrické stroje jsou také záludné

Proti tomu byly dosavadní varianty elektromechanických vst�ikovacích stroj�. U tohoto konceptu je ka�dá osa vst�ikolisu pohán�na separátním servomotorem s nezbytnoumechanickou vodící jednotkou (p�evodovka, v�eteno). Tento design se kompletn� liší oddob�e prov��ených koncept� p�enosu hydraulické síly. Tento koncept skýtá jisté výhody, ale také jasné nevýhody, jako jsou vysoké investi�ní náklady, vysoké náklady na údr�bu,opot�ebovávání v�eten, zne�išt�né uzavírací jednotky kv�li mazání v�eten, nep�im��en�vysoké hodnoty elektrického p�ipojení a nereálné �ízení vst�ikovací síly citlivou senzorikou. Senzorika, �ídící sílu vst�iku, je velmi k�ehké za�ízení, které je ve v�tšin� p�ípad� vybavenoextenzometrem. Tyto senzory podléhají p�irozenému stárnutí. P�idáme-li k tomu velmirozsáhlé elektronické za�ízení, m��e se stát, �e u� po n�kolika letech m��e být oprava strojevelmi drahá.

U elektromechanických multiosových pohon� existuje ješt� jedna nevýhoda, o které se �asto nemluví: pln� elektrický stroj je sice teoreticky efektivn�jší, ale to se v praxi kv�li ztrátámenergie p�i prostojích p�ti m�ni�� op�t vykompenzuje. D�vodem je skute�nost, �eelektronické �ízení a ostatní díly, které jsou namontovány na m�ni�i, spot�ebovávají energii i p�i b�hu naprázdno.

Srovnání t�í r�zných typ� pohon�

Servomotorický pohon �erpadla kombinuje výhody

Servomotorický pohon �erpadla kombinuje výhody obou systém�. Tento design (obr. 1) je sou�ástí �ady BOY – E a Boy jej realizoval jako první z výrobc� vst�ikolis� v Evrop�. Uservomotorického pohonu �erpadla je zubové �erpadlo pohán�no servomotorem. �ízeníobjemu a tlaku probíhá vysoce dynamicky nastavením otá�ek motoru. Pokud není po�adovaný �ádný objem ani tlak, motor neb�í a nespot�ebovává �ádnou energii. Ale i vefázi �ízení tlaku (dotlak) b�í motor pouze v nejni�ších po�adovaných otá�kách; tedy i v téhlesituaci se spot�ebuje pouze tolik energie, kolik je pot�eba pro udr�ení nezbytného tlaku.
Stroje �ady E mají optimalizovaný hydraulický pr�tok, tak�e vyšší výkonnost nového pohonu naplno proká�e sv�j potenciál.Jestli�e srovnáme objem spot�ebované energie s d�íve u�ívaným systémem DFE (elektronickýtlak a �ízení toku dávkování), zjistíme, �e klesl o 50 procent; hladina hluku se sní�ila o 20 procent a dynamika se naopak o 10 procent zvýšila. Ve srovnání s i dnes pou�ívanýmsystémem DFR (�ízení tlaku toku dávkování) je mo�né dosáhnout úspor energie dokonce a�70 procent. Ve v�tšin� p�ípad� nabízí �ada E lepší �ešení (viz obr. 2), nebo se odoptimálního �ešení pouze lehce odlišuje.

Jak a kolik energie ušet�í pohon �erpadla servomotorem?

U servomotorického pohonu �erpadla pro hydrauliku je zubové �erpadlo pohán�no servomotorem. �ízení objemu a tlaku probíhá vysoce dynamicky prost�ednictvím nastavení otá�ek motoru. Pokud není zapot�ebí �ádný objem ani tlak, motor je v klidu. Ve fázi �ízení tlaku (dotlak) b�í motor pouze v nejni�ších po�adovaných otá�kách; tedy i v téhle situaci se spot�ebuje pouze tolik energie, kolik je pot�eba pro udr�ení nezbytného tlaku. Stroje �ady E mají optimalizovaný hydraulický pr�tok. Ve srovnání s d�íve u�ívaným systémem DFE (elektronický tlak a �ízení toku dávkování), klesl objem spot�ebované energie o 50 procent. Ve srovnání s i dnes pou�ívaným systémem DFR (�ízení tlaku toku dávkování) je mo�né dosáhnout úspor energie dokonce a� 70 procent. Pokud se podíváme na spot�ebu energie za celý rok, zpracovatel plast�, který pou�ívá stroj BOY 90 E, ušet�í p�i výrob� zbo�í ve stejném cyklu p�es 10 kWh elektrické energie.P�i 6000 provozních hodinách za rok se ro�n� ušet�í 6200 euro.

Extrémní sní�ení spot�eby energie

Díky nasazení servomotorického pohonu �erpadla lze výrazn� sní�it spot�ebu energie.Proto�e je hnací výkon pou�íván pouze tehdy je-li opravdu t�eba, spot�eba energiedramaticky klesá. Stroje BOY s dvoudeskovou uzavírací jednotkou v kombinacis patentovanou regulací tlaku a tlakovým p�evodníkem mají nespornou výhodu v tom, �e uzavírací síla vy�aduje pouze nízkou hladinu tlaku. Nasazení motoru p�i uzavírání je tedy takénízké. Jakmile se vygeneruje pot�ebný tlak, funkce zp�tného ventilu dr�í tlak po nezbytnoudobu a proto není zapot�ebí ji� �ádné další energie pro dotlak.

M��ení zpracovatel� plast� na strojích BOY 90 A vybavených elektronicky �ízenými regula�ními �erpadly ukázala, �e ve srovnání se stroji série 90 E docházelo v r�zných p�ípadech k úsporám a� p�es 50 procent. Srovnávací m��ení byla provedena také na elektromechanických strojích srovnatelné velikosti. Spot�eba energie stroj� 90 E byla na stejné úrovni jako u pln� elektrických konkuren�ních stroj�. M��ení byla potvrzena také zkušenostmi provozovatel� stroj�. V n�kterých p�ípadech dosáhla úspora energie dokonce 75 procent ve srovnání s konkuren�ními hydraulickými stroji. Výsledkem lepší ú�innosti je také ni�ší oh�ev oleje. Po�adovaný chladící výkon odpadá v p�ípad� pr�m�rného �asu cyklu a pr�m�rné pokojové teploty. Integrovaná inteligentní �ídící technika je schopna kompenzovat zm�ny viskozity p�i m�nících se teplotách oleje. P�i teplot� oleje mezi 25 °C a 45 °C nebyly nam��eny �ádné vlivy na kvalitu díl� a hmotnost, co� bylo prokázáno testy.

Zah�ívání oleje na teploty vyšší ne� 25 °C je díky preciznímu systému zbyte�né. Pokud jde o chlazení oleje ve stroji, plynou z toho t�i základní výhody:

• P�i pr�m�rném �asu cyklu pouze velmi nízké nebo �ádné chlazení.
• Výrazné sní�ení energie pot�ebné na p�edeh�átí.
• Zkrácení �asu nutnému k p�edeh�átí.

Srovnání �asu cykl� na p�íkladu závitového uzáv�ru

Tolerance k �ivotnímu prost�edí se nazývá ni�ší náklady na energii

Stroje �ady E významn� napomáhají ke sní�ení emisí oxidu uhli�itého. V sou�asné dob� se p�i výrob� 1 kWh elektrické energie vyprodukuje n�co kolem 620 gram� oxidu uhli�itého. Pokud Srovnání �asu cykl� na p�íkladu závitového uzáv�ru se blí�e podíváme na spot�ebu energie za celý rok, pak zpracovatel plast�, který u�ívá stroje 90 E, ušet�í p�i výrob� zbo�í ve stejném cyklu p�es 10 kWh elektrické energie. Po�ítáme-li se 6000 provozními hodinami ro�n�, dojdeme k následujícím �ísl�m:

• Úspory – 6 200 euro ro�n�

• Sní�ení emisí oxidu uhli�itého – 37 200 kg ro�n�


Ni�ší hlu�nost stroje

Hluk konven�ního vst�ikovacího stroje má dv� hlavní p�í�iny: hlavní pohon stroje permanentn� b�í, i kdy� není p�ímo spot�ebovávána hydraulická energie; to zp�sobuje nep�etr�itý hluk. V�tší hluk navíc zp�sobuje siln�jší pulsace axiálního pístového �erpadlového systému. Hydraulický motor pohonu šneku je kv�li svému jednoduchému a robustnímu designu druhý nejv�tší zdroj hluku vst�ikovacího stroje. Díky nasazení elektrického servopohonu se hladina hluku výrazn� sní�í. U stroj� série E lze docílit m��itelného a lidským uchem zachytitelného sní�ení hlu�nosti. Hladina zvuku u vst�ikovacího stroje 90 A obnáší cca 74 dB (A), u nové �ady je to pouze cca 70 dB (A). A se servoelektrickým pohonem šneku se hodnota sni�uje ješt� více, a� na 65 dB (A).

Zvýšená pozi�ní p�esnost, zkrácené �asy cyklu

Výroba tenkost�nných a optických díl� má speciální po�adavky na preciznost a pozi�ní p�esnost pohonných os. Stroje �ady E tyto po�adavky spl�ují prost�ednictvím výrazn� vylepšené dynamiky elektrohydraulického pohonu. Všechny spoušt�cí procesy z pozic jsou citlivé a rychle reagují. Díky rychlejšímu reak�nímu �asu pohonného systému na zm�ny nastavených hodnot a vyšší výkonnosti vzhledem k dodávanému objemu lze sní�it takzvaný �as suchého cyklu. Nasazení elektrického pohonu šneku a/nebo �ešení pomocí dvojitého �erpadla m��e napomoci k dalším �asovým úsporám.

Kontakty:
1.PLASTCOMPANY, spol. s r.o.
Bohunická 728/24a
619 00 Brno
telefón: +420 533 433 700
fax : +420 533 433 699
e-mail: info@1plastcompany.cz
web: www.1plastcompany.cz