OEM-tillverkare konstruerar traditionellt sina tryckluftdrivna maskiner och utrustningar för ett arbetstryck på 7 bar. Men genom att minska detta till 4 bar vet vi av erfarenhet att slutanvändare kan minska sina energikostnader med upp till 29 % i vissa fall, vilket skapar en kraftfull USP för OEM. För att hjälpa till att uppnå ett sådant önskvärt resultat, samarbetar allt fler OEM-tillverkare med vårt team av experter på SMC, som kan erbjuda både kunskap och produkter för att förverkliga detta koncept.
Av Roy Schep, Manager Energy Efficiency, SMC Nederländerna
JANUARI 2022
Skiftet till 4 bars drifttryck som standard pågår redan hos några stora tillverkningsföretag. Även om vi inte ser en allmän acceptans ännu, tror vi att det kommer att bli standardpraxis inom en inte alltför avlägsen framtid när reglerna skärps och allmänhetens tryck för en mer energieffektiv industri ökar.
Med detta i åtanke måste OEM-tillverkare börja förbereda sig för en 4 bars-miljö. Genom att göra omställningen nu kan de bli industripionjärer och, förutom att ta en större andel av en snabbt framväxande marknad, avsevärt stärka sitt företags image. Visst, den här uppgiften kan till en början verka komplex, men samarbete med rätt teknikpartner kan hjälpa till att säkerställa en smärtfri övergång.
Även om de allra flesta maskinkomponenterna fortfarande kommer att prestera vid 4 bar, bör vi naturligtvis hålla ett öga på några av dem för att säkerställa att de fungerar som avsett .
Cylindrar: stark utveckling
När man konstruerar en pneumatiskt driven maskin från grunden är det klokt att börja med komponenterna som gör jobbet: cylindrarna (ställdon). Generellt sett, är det dessa som kanske inte fungerar som bäst, eller ibland inte alls, med lägre tryck.
Två variabler är nyckeln: kraft och hastighet. Enligt vår erfarenhet arbetar ställdon i de flesta horisontella applikationer vid lägre tryck eftersom de bara verkar mot friktion, inte mot tyngd eller kraft. Som ett resultat är det normalt att dimensionera ställdon för användning i horisontella riktningar att utföra arbetet vid en viss hastighet.
I vertikala applikationer kan det dock vara annorlunda eftersom cylindertrycket måste övervinna lastens tyngd. Dessa applikationer tenderar att vara mer kritiska och kräver vanligtvis specifika överväganden för att säkerställa att ställdonet uppfyller sitt avsedda mål. Att minska trycket till 4 bar i vertikala applikationer kan kräva användning av ett ställdon med större diameter för att säkerställa den erforderliga kraften. Om användningen av en större diameter är ett problem på grund av utrymmesbrist, kan vår VBA tryckstegrare ge den erforderliga trycknivån i den specifika applikationen utan att behöva öka stamledningstrycket, vilket gör det möjligt att använda det befintliga ställdonets storlek.
I båda fallen kan en enkel beräkning indikera cylinderns teoretiska kraft: F= P x A, där F är kraft i Newton, P är tryck i bar och A är cylinderns effektiva area i cm2. Som en punkt att notera; om arbete vid 4 bar kräver en större diameter, kommer besparingen i luftförbrukning att kompensera för eventuella extra kostnader.
En utmaning som kan uppstå är utrymmet. Vad händer om en cylinder med en större diameter inte fysiskt passar in i ditt tillgängliga utrymme? Här krävs en granskning för att välja en leverantör som kan tillhandahålla kompakta och lätta cylinderlösningar. Ett företag som SMC erbjuder mer kompakta cylinderlösningar än sina konkurrenter. Dessa produkter har också ett lägre minimidrifttryck och ett antal energibesparande koncept.
Det andra alternativet är att använda en annan teknik, till exempel en dubbelkraftcylinder. Återigen, att utnyttja expertis hos en ansedd pneumatikleverantör kommer att visa sig vara användbart för att specificera den optimala lösningen.
Ventiler: full kontroll
Det är inte högt eller lågt tryck som styr ställdonets hastighet, utan flödet av luft. Om du behöver högre hastighet; ventilen styr det åt dig. Med cylinderdiameter och kraft definierade, är det möjligt att välja ventilstorlek. Vi erbjuder riktnings- och processventiler med lägsta effektförbrukning, idealiska för användning vid 4 bar.
Blås- och vakuumapplikationer
När det kommer till blås- och vakuumapplikationer betyder högre tryck inte högre prestanda, utan snarare tvärtom, varför en produkt som ett högeffektivt munstycke har potential att leverera anmärkningsvärda vinster. Denna lösning kan maximera blåseffektiviteten tack vare en mer fokuserad blåseffekt. Faktum är att du, med hjälp av av Bernoulli-effekten, kan förbättra blåskraften med 10 %.
Vi såg nyligen detta i verkligheten hos en kund som tillverkar flytande tvättmedel. Företagets flaskavskiljningsmaskin innehöll 25 luftmunstycken från en SMC-konkurrent, vilka kostade € 22.441 i årlig luftförbrukning. Efter analys rekommenderade vi att kunden skulle använda våra högeffektiva munstycken. Dessa produkter skulle kunna ge samma blåsprestanda (flöde och kraft), men med en lägre munstycksdiameter - vilket möjliggör lägre inloppstryck. Minskad luftförbrukning ledde till besparingar på € 6.183 per år, vilket gav en återbetalningstid på bara 1,57 månader. Att utföra samma ersättningsprocess på ytterligare sex linjer ledde till totala årliga besparingar på € 37 098.
SMC:s starka engagemang för 4 bar syns även med våra vakuumenheter, som faktiskt fungerar som bäst (maximal effektivitet) vid lågt drifttryck. Vid 4 bar säkerställer vi den vakuumnivå som krävs för att hålla komponenten eller produkten säkert. Utöver detta tryck slösas helt enkelt luft (och pengar) och vakuumenheten tappar effektivitet. Genom att höja trycket får du inte mer kraft eller snabbhet, bara ineffektivitet.
Reglera för att få mer
Eftersom regulatorer hanterar tryck vid användning kan de vara bra samarbetspartners i din 4 bars resa, till stor del för att vi kan använda dem för att minska trycket ytterligare vid punkter där det är möjligt. Detta kan inkludera luftblåsning eller vakuumapplikationer, vilket ger maskinen ännu mer energieffektivitet. Varje litet steg hjälper till.
Övervaka trycket
Även om en tryckvakt inte spelar någon direkt roll i 4 bar-konceptet kan den visa sig fördelaktig i längden. När du till exempel konstruerar en maskin för 4 bar måste du övervaka trycket eftersom marginalen är lägre. I första hand fungerar tryckövervakning som en kontrollåtgärd för att maskinen ska få de 4 bar den behöver. För det andra kan tryckvakter övervaka luftförbrukningen och identifiera eventuella tryckförluster. Luftläckage är något som ingen maskin har råd med, inte heller vid 4 bar.
Framtiden med 4 bar
OEM-tillverkare bör föreslå att slutanvändarna använder maskiner som arbetar vid 4 bar för att förbli konkurrenskraftiga. För att påskynda ett projekt som involverar design av en maskin för detta drifttryck, kan SMC:s expertteam leverera det optimala resultatet för både OEM och slutanvändare. Genom tidigt projektengagemang kan vi tillhandahålla rätt dimensionering för varje pneumatisk komponent och säkerställa att den förbrukar mindre energi utan att kompromissa med maskinens prestanda. Dessutom kan vi leverera lösningar med minimal påverkan på omgivande eller anslutna komponenter och på så sätt undvika onödig tid och kostnad för omkonstruktioner. Även renoveringsprojekt drar nytta av detta tillvägagångssätt.
