Senkung des Druckluftverbrauchs bei Trocknungs- und Abblasanwendungen
21
Nov 22
Wahrscheinlich machen Sie sich nicht oft Gedanken über all die Anwendungen in Ihrem Werk, die Druckluft benötigen. Doch Druckluft ist ein kostspieliger Betriebsstoff, der leicht ein Drittel des gesamten Stromverbrauchs eines Werks ausmachen kann. Dennoch wird Druckluft oft als Fixkostenfaktor betrachtet und bei der Planung von Prozessverbesserungen übersehen. Wenn dies in Ihrem Werk der Fall ist, ist es vielleicht an der Zeit, diesen Ansatz zu überdenken. Durch eine deutliche Reduzierung des Druckluftverbrauchs bei Ihren Trocknungs- und Abblasvorgängen könnten Sie jährlich Zehntausende oder sogar Hunderttausende Dollar einsparen.
Neben einer drastischen Senkung des Luftverbrauchs können sich durch einige Änderungen weitere positive Effekte ergeben:
• Geringere
Lärmbelastung• Erhöhte Arbeitssicherheit
• Präzisere, wiederholbare Trocknungs- und Abblasvorgänge
Welche Arten von Änderungen sollten Sie also in Betracht ziehen? Wenn Sie offene Rohre, Rohre mit Bohrlöchern oder geschlitzte Rohre zum Trocknen und Abblasen verwenden, sollten Sie auf jeden Fall Luftdüsen oder Luftmesser-Systeme
in Betracht ziehen. Zwar lassen sich offene Rohrsysteme schnell, einfach und kostengünstig herstellen, doch die Nachteile der Verwendung offener Rohre sind zahlreich:
• Sehr hoher Luft- und Stromverbrauch.
• Hoher Lärmpegel – die Einhaltung von Lärmgrenzwerten kann ein Problem darstellen.
• Die Sicherheit der Mitarbeiter kann beeinträchtigt werden. Hoher Lärmpegel kann zu Hörschäden führen, und es kann zu Verletzungen kommen, wenn ein Mitarbeiter versehentlich die Öffnung im Rohr blockiert.
Luftmesser-Anlagen, die mit Gebläseluft betrieben werden, können die Betriebskosten um 95 % oder mehr senken
Bestimmte Trocknungs- und Abblasvorgänge eignen sich gut für den Einsatz von regenerativen Gebläsen und Luftmessern. Die Verwendung von Gebläseluft anstelle von Druckluft kann zu erheblichen Einsparungen führen und jährlich Tausende von Dollar zum Unternehmensergebnis beitragen. Neben den reduzierten Kosten bieten Luftmesser-/Gebläse-Pakete folgende Vorteile:
• Saubere, erwärmte Luft.
• Geringe Betriebsgeräusche – keine Schallschutzgehäuse erforderlich.
• Einfache Installation und Bedienung.
Im Allgemeinen eignen sich die folgenden Anwendungen besonders gut für Luftmesser-/Gebläse-Systeme:
• Geschwindigkeit statt Aufprall ist erforderlich.
• Das Öl in der Druckluft verursacht Qualitätsprobleme.
• Große Anwendungsbereiche – mehr als 60 cm.
• Es wird erwärmte Luft benötigt.
• Luftmesser können nahe an der Zieloberfläche platziert werden – 10 cm oder weniger.
Leistungs- und Effizienzsteigerungen hängen von den einzelnen Komponenten ab, die im Luftmesser-/Gebläse-System
oder -Paket verwendet werden. Es sind viele Faktoren zu berücksichtigen, darunter die Länge des Luftmessers, die Größe des Luftschlitzes, die Leistung des Gebläses und eine Vielzahl von Zusatzkomponenten.
Luftstromintegrität: Ein „Muss“ bei Luftmessern
Die meisten Luftmesser zeichnen sich durch schlanke Konturen aus, um den Einsatz in einer Vielzahl von Fertigungsumgebungen zu erleichtern. Doch damit enden die Gemeinsamkeiten im Design in der Regel auch schon. Einige Luftmesser verfügen über eine hervorstehende Vorderkante, die den Luftstrom in einem geraden Strahl aus dem Messer leitet und so einen Luftstrom erzeugt, der seine Integrität besser beibehält als bei anderen Luftmessern. Dieses Design nutzt zudem den Coanda-Effekt und die Luftmitführung, um auf wirtschaftliche Weise einen gleichmäßigen und konstanten Luftstrom zu erzeugen.
Das Design mit verlängerter Kante verbessert die Luftmitführung und gewährleistet die Integrität des Luftstroms.
Der Coanda-Effekt bewirkt, dass sich die zugeführte Luft an der Oberfläche des Luftmessers anlegt und trägt dazu bei, die Integrität des Luftstroms weiter stromabwärts aufrechtzuerhalten. Dieser Effekt schafft zudem günstige Bedingungen für die Einbeziehung von Umgebungsluft, wodurch das Gesamtluftvolumen erhöht wird.
Das Ergebnis dieses Vorderkanten-Designs ist ein gleichmäßiger, voluminöser und konstanter Luftstrom über die gesamte Länge des Luftmessers. Die bei vielen Luftmessern auftretenden Probleme mit Fleckenbildung und ungleichmäßiger Verteilung werden beseitigt. Ein weiterer Vorteil des Vorderkanten-Designs besteht darin, dass es eine visuelle Orientierungshilfe für die Ausrichtung des Luftstroms bietet und die Strömungsrichtung anzeigt. Dies ermöglicht eine einfache Positionierung des Messers, um eine maximale Abdeckung des Zielbereichs zu gewährleisten.
Ein paar Worte zu Gebläsen
Ähnlich wie bei Luftmessern gibt es verschiedene Arten von Gebläsen. Die Leistungs- und Wartungsanforderungen können erheblich variieren; prüfen Sie daher die Alternativen sorgfältig. Aus folgenden Gründen werden zur Versorgung von Luftmessern häufig regenerative Gebläse empfohlen:
• Minimaler Wartungsaufwand
: Im Gegensatz zu anderen Gebläsetypen sind regenerative Gebläse robust, zuverlässig und erfordern nur seltene, minimale Wartung.
•
Höhere Betriebseffizienz: Durch das dynamische Funktionsprinzip wird eine bestimmte Luftmenge wiederverwendet, wodurch regenerative Gebläse eine Leistung erbringen können, die mit vielen mehrstufigen oder Verdrängungsgebläsen vergleichbar ist.
DAS REGENERATIVE PRINZIP
Bei einem regenerativen Gebläse besteht der Kompressionsraum aus einem hohlen, kreisförmigen Ring zwischen den Spitzen der Laufradschaufeln und den Gehäusewänden. Im Betrieb saugt das rotierende Laufrad Luft aus der Einlassöffnung in den Kompressionsraum und befördert sie durch Zentrifugalkraft radial nach außen zum gekrümmten Gehäuse. Dieser Vorgang wird als „regenerativ“ bezeichnet, da während der Rotation eine bestimmte Luftmenge an jedem Laufradblatt vorbeiströmt und zur erneuten Beschleunigung an den Fuß des nachfolgenden Blattes zurückkehrt.
Luftmesser mit geringem Durchfluss: Maximale Effizienz auf kleinem Raum
Wenn der Platz begrenzt ist und der Prozess keinen Temperaturanstieg zulässt, sind Luftmesser mit geringem Durchfluss, die mit Druckluft betrieben werden, eine hervorragende Option.
Diese Art von Luftmesser liefert einen gleichmäßigen Luftstrom mit hoher Geschwindigkeit über die gesamte Länge des Messers. Trocknung und Abblasen erfolgen schnell und effizient, wobei nur ein minimaler Luftverbrauch anfällt. Im Vergleich zu einem 8-cm-Rohr mit drei Bohrlöchern verbraucht ein 8-cm-Luftmesser mit geringem Durchfluss etwa 92 % weniger Luft. Ein weiterer Vorteil von Luftmessern mit geringem Luftdurchsatz ist der Geräuschpegel. In vielen Anwendungen liegt der Geräuschpegel unter 70 dB(A) – und damit unter dem vieler Druckluftlösungen. Luftmesser mit geringem Luftdurchsatz sind für kleine Bereiche konzipiert und werden in der Regel nahe am Zielobjekt montiert. Die maximale Messerlänge (bzw. die Gesamtlänge aller Messer) ist auf weniger als 60 cm begrenzt. Bei Anwendungen, die nur ein oder zwei Luftmesser erfordern, lassen sich durch den Einsatz von Modellen mit geringem Luftdurchsatz erhebliche Einsparungen bei den Betriebskosten erzielen.
Zu den Vorteilen von Luftmessern mit geringem Luftdurchsatz gehören:
• Hohe Geschwindigkeit, gleichmäßiger Luftstrom.
• Geringer Geräuschpegel.
• Flache Bauweise für einfache Montage.
• Effizient – minimaler Luftverbrauch.
Luftverstärker erhöhen Intensität und Effizienz
Ein variabler Luftverstärker ist eine weitere Option beim Einsatz von Druckluft. Luftverstärker erzeugen einen konstanten Luftstrom mit hoher Geschwindigkeit für sehr gezielte Trocknungs- und Abblasanwendungen. Die Effizienz wird maximiert, da zusätzlich zur Druckluft freie Luft durch das Gerät angesaugt wird.
Variable Luftverstärker decken typischerweise einen Bereich von 19 bis 100 mm bei einem Abstand von 150 mm ab. Sie werden häufig für Punkt-Trocknung, Abblas- und Absaugvorgänge eingesetzt und eignen sich zudem ideal für Roboteranwendungen.
Zu den Vorteilen des Einsatzes variabler Luftverstärker gehören:
• Extrem effiziente Nutzung von Druckluft – bis zu 90 % weniger als bei offenen Rohren und 60 % weniger als bei Luftdüsen.
• Liefern höhere Luftmengen und arbeiten mit höheren Drücken als Luftdüsen, was eine schnelle Trocknung und Abblasung ermöglicht.
• Geringe Geräuschentwicklung.
Luftdüsen: Eine bessere Ausrichtung
Luftdüsen wandeln ein Niederdruckvolumen an Druckluft in einen gezielten, konzentrierten Hochgeschwindigkeitsluftstrom, einen flachen Fächer oder einen Vorhang aus hochwirksamer Luft um. Luftdüsen eignen sich ideal für den Einsatz in vielen Anwendungen und sind in einer Vielzahl von Ausführungen, Leistungsklassen, Größen und Materialien erhältlich.
Luftdüsen werden häufig zum Transport von Materialien sowie zum Reinigen, Trocknen und Kühlen von Teilen eingesetzt. Die hohe Durchschlagskraft dieser Düsen gewährleistet eine effektive Trocknung und Abblasung selbst bei runden oder unregelmäßig geformten Produkten.
Zu den Vorteilen, die Luftdüsen für jeden Betrieb bieten, gehören:
• Eine deutliche Reduzierung des Druckluftverbrauchs im Vergleich zu offenen Rohrleitungen.
• Eine Reduzierung des wahrgenommenen Geräuschpegels um bis zu 60 %, abhängig vom Ausgangsdruck. Bei 7 bar würde beispielsweise ein offenes Rohr einen Schallpegel von 98 dB(A) erzeugen, während eine Luftdüse 85 dB(A) erzeugt – eine Reduzierung um 13 dB(A) und eine gefühlte Lärmreduzierung von 60 %.
• Erhöhte Sicherheit. Die Konstruktion vieler Luftdüsen verhindert ein Verstopfen, sollte die Düse versehentlich an eine ebene Fläche angelegt werden.
• Der von den Düsen abgegebene gezielte Luftstrom kann die Effektivität und Effizienz von Trocknungs- und Abblasvorgängen verbessern. So wird in der Regel eine gründlichere Trocknung erreicht, selbst in Rissen und Spalten.
Überlegungen zur Auswahl von Luftdüsen
Die meisten Trocknungs- und Abblasvorgänge können vom Einsatz von Luftdüsen profitieren. Bevor Sie jedoch die für Ihren Einsatzzweck am besten geeignete Düse auswählen können, müssen Sie die folgenden Begriffe verstehen.
Schallpegel.
Durchflussmenge, Luftdruck und die Positionierung der Düse beeinflussen den
Schallpegel
.
• Höhere Durchflussmengen und höhere Drücke erhöhen in der Regel den Schallpegel.• Hindernisse im Strahlweg der Düse oder das Sprühen gegen Gegenstände erhöhen den Schallpegel ebenfalls.
Effektive Sprühbreite.
Die Sprühbreite ist die Breite des Sprühmusters bei einer Flachstrahldüse. Die effektive Sprühbreite ist die Breite des Sprühmusters, die einen Mindestwert für die Sprühkraft darstellt. Diese Breite kann als Richtwert für den Abstand zwischen den Düsen dienen. Die effektive Sprühbreite variiert je nach Art der Luftdüse.
• Die effektive Sprühbreite nimmt im Allgemeinen mit zunehmendem Abstand zur Düse zu.
Lineare und spezifische Aufprallkraft.
Bei der Auswahl von Luftdüsen sind zwei Arten von Aufprall zu berücksichtigen: der lineare Aufprall und der maximale spezifische Aufprall.
Die lineare Aufprallkraft gibt die relative Kraft pro Entfernungseinheit über die Sprühbreite an. Flache Sprühmuster weisen eine relativ gleichmäßige Aufprallverteilung über die effektive Sprühabdeckung auf. Die Anordnung der Düsen in einer Düsenleiste entsprechend der effektiven Sprühabdeckung sorgt für eine gleichmäßige lineare Aufprallkraft über die gesamte Zielfläche.
Die maximale spezifische Aufprallkraft ist ein direkter Indikator für die auf eine Oberfläche ausgeübte Sprühintensität. Sie liefert Angaben zur maximalen Kraft pro Flächeneinheit, die zum Vergleich der Sprühwirksamkeit unter verschiedenen Bedingungen herangezogen werden können.
• Sowohl die lineare als auch die spezifische Aufprallkraft nehmen mit steigendem Druck zu.
• Bei gleicher Durchflussleistung hat eine Düse mit schmalerer Sprühbreite eine größere Aufprallkraft als eine mit breiterer Sprühbreite.
Bei der Auswahl sind noch viele weitere Faktoren zu berücksichtigen:
• Um den Luftverbrauch zu minimieren und Geräusche zu reduzieren, sollten Sie die Düse mit dem geringsten Durchfluss wählen.
• Um Geräusche zu reduzieren, die durch den Aufprall der Luft auf das Ziel entstehen, vergrößern Sie nach Möglichkeit den Abstand zwischen Düse und Ziel.
• Um die Anzahl der benötigten Düsen zu verringern, positionieren Sie die Düsen so, dass sie in einem vergleichsweise flachen Winkel seitlich über ein sich bewegendes Ziel hinwegstreifen.
• Bei der Erzeugung eines Luftvorhangs sollten die Düsen in Abständen von bis zu 300 mm angeordnet werden.
• Bei der Verwendung von Luftdüsen zur Reinigung sollten die Düsen in einem Winkel von 15° bis 45° ausgerichtet werden, um die Entfernung von Verunreinigungen sicherzustellen.
Jede Anlage mit Trocknungs- oder Abblasvorgängen kann von einer Bewertung profitieren, um die potenziellen Einsparungen und Effizienzsteigerungen durch Änderungen an ihren Systemen zu ermitteln. Wenn derzeit offene Rohrleitungen verwendet werden, sind Einsparungen beim Druckluftverbrauch sicherlich möglich und machen die Kosten für neue Ausrüstung schnell wieder wett. Wenn bereits Luftdüsen im Einsatz sind, empfiehlt es sich, Alternativen wie variable Luftverstärker, Luftmesser mit geringem Durchfluss oder Luftmesser-/Gebläse-Kombinationen zu prüfen, um festzustellen, ob weitere Einsparungen erzielt werden können.
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