Handhabung Luft anhalten - Energie sparen

Der Material-Handhabungsprozess mittels Vakuumtechnik bietet speziell bei der Vakuumerzeugung viele Ensparmöglichekiten. So sorgt die permanente Zustandsüberwachung bei pneumatischen Vakuum-Ejektroren dafür, dass die benötigte Druckluft mit der größtmöglichen Effizienz eingesetzt wird. Eine weitere Maßname ist, bei längeren Betriebspausen nicht nur die elektrische Spannung, sondern auch die „Druckluftfresser“ auszuschalten.

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J. Schmalz GmbH

Energieeffizienz bedeutet, mit möglichst geringem Energieeinsatz eine möglichst hohe Leistung zu erzielen. Das haben alle Lösungsansätze für den Bau von energieeffizienten Maschinen gemeinsam. Die Maschinen erfordern wiederum entsprechende Maschinenbau-Komponenten und Prozesslösungen. Der Vakuumspezialist J. Schmalz, Glatten (Schwarzwald), stellt unter anderem Vakuum-Erzeuger für Aufgaben im Automotive-Bereich sowie Vakuum-Erzeuger für automatisierte Vakuum-Systeme in der Blech- und Kunststoffindustrie her.

Energieeffizienz ist bei Schmalz fester Bestandteil der Produkt-Philosophie. Schon in der Entwicklungsphase achtet das Unternehmen darauf, seine Produkte umwelt- und ressourcenschonend zu gestalten und herzustellen. Gleichzeitig profitiert der Anwender von einem hohen Wirkungsgrad. Dadurch entstehen Vakuum-Komponenten, die Ressourcen sparen und Energiekosten senken.

Einsparmöglichkeiten bei Vakuum-Erzeugung

Der Material-Handhabungsprozess mittels Vakuumtechnik bietet speziell bei der Vakuumerzeugung viele Einsparmöglichkeiten. Diese sind abhängig davon, für welche Methode der Vakuum-Erzeugung der Anwender sich beim Einrichten des Systems entscheidet. Fällt die Wahl aus technischen Gründen zum Beispiel auf rein pneumatische Vakuum-Ejektoren, dann muss die benötigte Druckluft mit der größtmöglichen Effizienz eingesetzt werden. Die Kompaktejektoren SXP und SXMP - auch als X-Pump bezeichnet - gewährleisten das durch permanente Zustandsüberwachung. Eine intelligente Steuerung informiert den Anlagenbetreiber bei laufender Produktion über den Zustand des Vakuum-Systems. Dadurch kann er Stillstände und somit Produktionsausfälle vermeiden.

Die Kompaktejektoren SXP und SXMP werden direkt am Roboterarm oder der Saugerspinne montiert. Sie verfügen über eine integrierte Luftsparautomatik. Diese reduziert bei saugdichten Werkstücken wie zum Beispiel Blechen das erforderliche Druckluftvolumen auf ein Minimum. Dabei reicht das Volumen zur Sicherstellung der Haltekraft absolut aus. Die Reaktionsgeschwindigkeit – vom Beginn des Saugvorgangs bis zum Unterbrechen des Saugvolumenstroms – spielt dabei die wichtigste Rolle.

Effizienz durch Geschwindigkeit

Effizienz bedeutet in diesem Zusammenhang also auch das schnellstmögliche Erreichen und Beibehalten eines sicheren Vakuumwerts. Bei typischen Handhabungstechnik-Anwendungen liegt dieser im Bereich von minus 700 Millibar bis minus 850 Millibar. Der Drucklufteinsatz sollte dabei möglichst gering sein. Der Vakuumwert selbst wird durch eine physikalische Formel (F= pu x A) festgelegt. Das stellt sicher, dass mit den vorgegebenen Saugern, oder besser gesagt deren Saugfläche, ein zuverlässiger Haftgrad erzielt wird.

Mit Hilfe der Luftsparautomatik lassen sich die Energiekosten dann selbst im Dauerbetrieb deutlich reduzieren. Das Herzstück des Ejektors ist die sogenannte Venturidüse. Wenige Saugstellen und ausreichend Zeit bis zum Erreichen des geforderten Vakuum-Niveaus erfordern einen kleineren Düsendurchmesser. Eine große Düse hingegen ermöglicht extrem kurze Taktzeiten bei mehreren Saugern. Dadurch lassen sich sowohl die Saugleistung als auch der Druckluftverbrauch optimal auf die jeweilige Anwendung abstimmen.

Zu beachten ist hier, dass die reine Saugzeit bis zum Erreichen eines „sicheren“ Vakuum-Niveaus im Bereich von Millisekunden liegt. Somit macht sie nur einen Bruchteil der Prozess-Zykluszeit aus. Mit dem Abschalten des „Saugens“ durch „Stoppen des Druckluftstromes“ ist somit eine weit reichende und wirkungsvolle Maßnahme zur Druckluft- und somit Kosteneinsparung vorhanden.

Eine wichtige Eigenschaft des einstufigen Ejektors ist das hohe Saugvermögen auch bei hohem Vakuum-Niveau. Dadurch ist die erforderliche Saugwirkung auch bei auftretender Leckage, also dem unbeabsichtigten Absenken des Vakuumwertes durch undichte Stellen im Saugsystem, in wenigen Millisekunden wieder hergestellt. Das gewährleistet eine sichere Handhabung der angesaugten Teile. Der Benutzer erreicht dies bei allen geregelten Ejektoren von Schmalz durch individuelles Einstellen der Regelschaltpunkte und des Schalthysteresewertes auf dem Bediendisplay.

Systematisch Energie sparen

In der täglichen Praxis werden funktionierende Systeme häufig solange sich selbst überlassen, bis Störungen auftauchen. Das macht deutlich, dass sich ein „energiesensibles“ und ökonomisches Denken bei vielen Anlagenbetreuern erst noch durchsetzen muss. In vielen Betrieben ist es durchaus üblich, bei Störungen die Anlagen zu stoppen. Dazu wird einfach die elektrische Versorgung abgeschaltet.

Der „Not-Aus-Stop“ ist schnell betätigt, wenn es Pausen oder Unterbrechungen gibt. Er wird aber auch dann gedrückt, wenn die Anlage über einen längeren Zeitraum - wie etwa das Wochenende - stehen soll. Zwar bleibt die Anlage dadurch tatsächlich stehen, die Druckluftversorgung hingegen ist in vielen Fällen nicht unterbrochen. Die im Vakuum-System vorhandenen Ejektoren, deren Funktion aus Sicherheitsgründen meistens „NO“ (normal offen) ist, verbrauchen dann über Stunden und Tage wertvolle Druckluft - die elektronische Regelung ist durch Unterbrechung der elektrischen Versorgung außer Kraft gesetzt.

Um auch noch diesen „Druckluftfresser“ auszuschalten, wurde bei Schmalz der Kompaktejektor mit Impulsventil entwickelt. Mit der Impuls-Funktion kann der Ejektor nun unterscheiden, ob es sich um einen „echten“ Notaus-Fall handelt oder ob der Ejektor im - nicht saugenden - Ruhezustand lediglich von der Spannungsversorgung getrennt wurde. Im letzteren Fall gibt es den unbeabsichtigten Verbrauch an Druckluft nicht mehr.

Geregelte Kompaktejektoren kommen den Anforderungen einer effizienten Vakuum-Erzeugung durch bestmöglichen Einsatz der vorhandenen Druckluftversorgung entgegen. Die intelligente Steuerung in der innovativen X-Pump sorgt dafür, dass die Funktionalität der Luftsparregelung voll genutzt wird. Sie liefert dem Anlagenbetreiber permanent Informationen zum Zustand des Saugsystems. Im Gegensatz zu herkömmlichen Ejektoren ohne Luftsparautomatik spart man im besten Fall unglaubliche 98% an Druckluft ein. Eine nicht zu vernachlässigende Größe, wenn man bedenkt, dass 1m³ Druckluft je nach Kompressorart und Druckluftnetz zwischen 3 und 10 Cent kostet.

*Rolf Zahn ist Produktmanager für Vakuum-Komponenten bei der J. Schmalz GmbH, Glatten.

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