Co dělat, pokud výkon pohonného agregátu nedostačuje? A pokud musí mít motor v zařízení vedeném robotem vysoký výkon i při malé velikosti? Nebo jsou-li požadovány vysoké otáčky a použití v trvalém provozu? Automatické procesy při zpracování moderních materiálů mají vysoké požadavky na pohony ve výrobních zařízeních. Volba správného motoru rozhodně není jednoduchá. Odborná redaktorka Trixy Schmidt se proto na tyto otázky zeptala dvou fundovaných odborníků v oblasti automatizace, a sice ředitele společnosti DEPRAG, Dr.-Ing. Rolf Pfeiffera a produktové manažerky pro pneumatické motory - Dagmar Dübbelde. Jejich překvapivá odpověď zní: V některých případech použití se doporučuje stlačený vzduch poháněný turbínou, což je ideální řešení motoru při zachování vynikajícího poměru výkonu a hmotnosti.
Trixy Schmidt: Pokud hledám ideální motor pro mé použití, musím se rozhodnout, zda využiji pneumatického nebo elektrického motoru. DEPRAG má více než desetileté zkušenosti s výrobou pneumatického nářadí, ve šroubovací technice však používá i elektrické šroubováky. Proč tedy právě stlačený vzduch?
Dr.-Ing. Rolf Pfeiffer: Již v 19. století v těžebním průmyslu a při stavbě tunelů bylo pneumatické nářadí populární. Všude, kde hrozilo nebezpečí exploze, bylo absolutně nemyslitelné použít elektrický motor. To platí i dnes. Pneumatické nářadí je ideální pro použití v prostředí s nebezpečím výbuchu či požáru, např. v zařízeních se sypkým materiálem v chemickém průmyslu nebo i v jiných oblastech, např. v lékařství, kde pneumatické motory pracují za sterilních podmínek.
Dagmar Dübbelde: Pneumatické motory nebo pneumatické ruční nářadí jsou odolné vůči nečistotám a vlhkosti, mohou být bez poškození zatíženy až do klidového stavu. Avšak nejdůležitější výhodou pneumatických motorů je, že jsou o třetinu až pětinu lehčí než elektrické nářadí. Pneumatické motory naleznete i v automatizaci, např. ve šroubovací montáži.
Trixy Schmidt: Srdcem pneumatického pohonu je často lamelový motor. Kritici mu často vytýkají, že efektivně nevyužívá expanzi stlačeného vzduchu a tím lamelový motor spotřebuje více energie než elektrický motor. Je to pravda?
Dagmar Dübbelde: Abych správně zodpověděla tuto otázku, musím toto téma rozvést. Pneumatické a elektrické motory nelze přímo srovnávat. Konkrétní použití vždy rozhoduje o volbě vhodného pohonu. Vezmeme si například průběh krouticího momentu pneumatického motoru ve srovnání s elektrickým motorem v balicím stroji. Je třeba docílit 450 otáček za minutu. Po uzavření balícího pásu je po delší čas krouticí moment 25 Nm - se sníženými otáčkami. Elektromotory nemohou být delší dobu přetěžovány, vedlo by to k nepovolenému přehřátí. Proto je elektrický motor pro toto použití zkonstruován pro zátěžový krouticí moment, potřebuje výkon 1170 W (25 Nm krát 450 otáček za minutu děleno 9550).
Zcela odlišné je to u pneumatického motoru. Oba požadavky mohou být vyřešeny díky vhodnému průběhu krouticího momentu pneumatického motoru a jeho teplotním podmínkám při zátěži u menšího motoru. Vybereme pneumatický motor s jmenovitým krouticím momentem 15 Nm při jmenovitých otáčkách 275 otáček za minutu. Protože je pracovní krouticí moment pod jmenovitým krouticím momentem, točí se motor menší zátěží blízko otáčkám naprázdno se 450 otáčkami za minutu. Potřebný výkon pneumatického motoru je 430 W. Pokud musí být u pneumatického motoru pouze 1/3 výkonu elektromotoru, vidíme efektivnost pneumatického motoru v úplně jiném světle.
Dr.-Ing. Rolf Pfeiffer: Vedle často používaných lamelových motorů existují i další druhy pohonů, které efektivně využívají stlačený vzduch. A tím je inovativní turbínová technologie, která využívá expanzi stlačeného vzduchu daleko efektivněji než lamelové motory. O třetinu klesá spotřeba vzduchu nářadí. Nepřekonatelný je poměr hmotnosti k výkonu (kilogram / kilowatt), je o polovinu větší než u lamelového motoru. Příklad: Výměnou lamelového motoru za turbínový docílíme dvojnásobného výkonu.
Trixy Schmidt: Pneumatický turbínový pohon tedy boduje úsporou energie a díky své nízké hmotnosti a vysokému výkonu?
Dr.-Ing. Rolf Pfeiffer: Ano, v každém případě. Ale i další faktory jsou přesvědčivé. Malou zástavbu a hmotnost jsme již zmiňovali. Turbínový pohon je vhodný především pro použití v robotech nebo v úzkých, stísněných prostorech, jako např. ve výrobě letadel a všude tam, kde se používá kvalitní ruční nářadí. Uvedli jsme na trh úhlovou turbínovou brusku, která váží pouhých 1,8 kg a dosahuje výkonu 2,2 kW. Srovnatelná bruska s lamelovým motorem, která je vhodná pro broušení a leštění, má při stejné hmotnosti výkon pouze 1 kW. Ve srovnání s elektrickým nářadím je poměr výkonu k hmotnosti ještě výraznější: Elektrická bruska stejného výkonu váží 5,7 kilogramů.
Dagmar Dübbelde: Měli bychom ještě jednou zdůraznit nízkou spotřebu vzduchu turbínového pohonu. Spotřebuje o třetinu méně stlačeného vzduchu než lamelový motor a díky odstředivému regulátoru, který reguluje otáčky turbínového motoru, se sníží spotřeba vzduchu naprázdno o padesát procent. Takhle efektivně nepracuje žádný jiný pneumatický motor! Zásadní výhodou turbínových brusek je provoz bez nutnosti přimazávání stlačeného vzduchu. Nejsou tu žádné díly podléhající opotřebení. Nesmíme zapomenout i na nízkou hladinu akustického tlaku. To vše jasně hovoří pro použití turbíny.
Trixy Schmidt: Turbíny „žijí“ vysokými otáčkami, jedná se o tzn. „vysokootáčkové nářadí“, které je předurčeno pro použití v trvalém provozu. V jakých aplikacích lze těchto vlastností využít? Do jakých oblastí průmyslu nabízíte toto nářadí?
Dr.-Ing. Rolf Pfeiffer: Jsou vhodné pro stacionární použití k broušení, frézování, odjehlování nebo vrtání kovů i plastů. Stručně řečeno všude tam, kde jsou požadovány vysoké otáčky motoru (pro excelentní kvalitu broušení, frézování, odjehlování a vrtání), se doporučuje použít turbínu jako druh pohonu. I v ručním nářadí, pokud se požaduje vysoký výkon a nízká hmotnost.
Dagmar Dübbelde: A také přirozeně i ve stísněných prostorech, např. ve vrtacích vřetenových jednotkách, kdy se pomocí turbíny při stejné zástavbě motoru docílí zřetelně vyšší výkon.
Trixy Schmidt: Při plánování turbínového pohonu je zapotřebí znát více parametrů než u lamelového motoru. Pokud mohu jmenovat lopatkovou geometrii turbíny. Je skutečně pořízení takového nářadí hospodárné?
Dr.-Ing. Rolf Pfeiffer: Při výrobě turbíny je vývoj zřetelně dražší než samotná výroba. DEPRAG realizoval již mnoho zákázek na turbínové pohony. Nabízíme turbíny v rozsahu výkonu od 500 W do 50 000 W.
Dagmar Dübbelde: Díky vývoji našich inovativních turbínových brusek, ale i díky zelené energii (Green Energy), kde jsme vyvinuli novou plynovou expanzní turbínu pro přeměnu nevyužitých procesních plynů v elektřinu, disponujeme velkými zkušenostmi, které můžeme využít i v případě specifických požadavků zákazníka na řešení turbínového pohonu.
Trixy Schmidt: To znamená, že DEPRAG může rychle a flexibilně vyrobit turbínu dle specifického požadavku zákazníka?
Dr.-Ing. Rolf Pfeiffer: Ano, vyplatila se nám vynikající, dlouholetá spolupráce s univerzitou hospodářských věd v Ambergu-Weidenu, kde jsme testovali a vyvíjeli turbíny. Veškeré propočty a sestavení turbíny DEPRAG byly provedeny pod záštitou prof. Dr.-Ing. Andrease Weiße. Vysoká škola disponuje zkušební stanicí pro pneumatické pohony a techniku, proto mohly být ověřeny propočty a CFD-proudové simulace pro Curtisovu turbínu použitou v bruskách. Intenzivní spoluprací s vysokou školou jsme dosáhli úspěšné konstrukce a výroby turbíny.
Trixy Schmidt: Ještě jednou shrnu všechna fakta: DEPRAG se intenzivně zabývá vývojem a výrobou turbínového nářadí, čímž získal velký náskok před svými konkurenty. Pokud se tedy zajímám o turbínový pohon pro mé specifické použití, naleznu ve firmě DEPRAG kompetentní odborníky, kteří jsou schopni v této oblasti poskytnout cenné rady.
Dr.-Ing. Rolf Pfeiffer: Ještě více. Odvažuji se tvrdit, že takový projekt nemůže být ani jedním z našich konkurentů proveden rychleji a odborněji. Dle naší firemní filozofie zajišťujeme s vysokou profesionalitou celkový projekt, počínaje plánováním až konečným servisem produktů.
Trixy Schmidt: Děkuji Vám za zajímavý rozhovor.
DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO. KG má sídlo v Ambergu v Německu. Středně velký podnik s 600 zaměstnanci je zastoupen ve více než 50 zemích světa. K základním kompetencím výrobce patří vedle pneumatických motorů i šroubovací technika, automatizace s mnoha řešeními přívodní techniky. Kromě toho se firma zabývá i zelenou energií - vývojem inovativní plynové expanzní turbíny (GET - Green Energy Turbine), která využívá i zbytkové množství procesního plynu.
Kontakt:
Dagmar Dübbelde
DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO. KG
Carl-Schulz-Platz 1
D-92224 Amberg
Tel: 09621 371-343
Fax: 09621 371-199
Email: d.duebbelde@deprag.de
