Zda v potravinářském nebo farmaceutickém průmyslu, v chemii nebo zpracovatelském průmyslu, zpracování kovů nebo v automobilovém průmyslu: v mnoha odvětvích průmyslu si nejrůznější výrobní procesy vyžadují plynové podmínky s tlakem, který je značně pod hladinou atmosférického tlaku. Tlak -700 mbar (300 mbar abs.) se považuje za záporný tlak. Vakuový rozsah začíná od tlaku pod 300 mbar absolutně, rozdělen dále na hrubé, jemné, vysoké a velmi vysoké vakuum (viz graf).
Ve vakuové technologii pracujeme s absolutními tlaky v milibarech (mbar). Doplnění „absolutně“ znamená, že hodnota odkazuje na absolutně dokonalé vakuum. Dokonalé vakuum má tlak absolutně 0,0000 mbar. Ve vakuové technologii je vždy indikován absolutní tlak, takže ve všeobecnosti se může index „abs“ vynechat.<br />V závodech je možné ekonomicky dosáhnout hrubé, jemné a vysoké vakuum, pokud se použijí takzvané čerpadlové sady. Tyto vakuové čerpadlové sady pracují alespoň ve dvou stupních. Podporné čerpadla a dmýchadla s rotačním pístem pracují spolu. Aerzener Maschinenfabrik GmbH, výrobce dmýchadel s rotačním pístem od roku 1868, vyráběl také speciální dmýchadla s rotačním pístem pro výrobu vakua od roku 1940. Takže AERZEN není jen jedním z průkopníků téhle technologie. Dnes je tato společnost světovým vedoucím výrobcem se širokým rozsahem záporného tlaku a vakuových dmýchadel. Tento úspěch se zakládá na technické kompetenci, vysoko přesné výrobě, permanentních vývojích, zkušených zaměstnancích a soustavném, intenzivním dialogu se zákazníky. Pro výrobu záporného tlaku až do 500 mbar abs. AERZEN dodává dmýchadla s rotačním pístem ze série Delta Blower G5. Nedávno vyvinuté kompresory s rotačním pístem ze série Delta Hybrid vyrábějí záporný tlak dokonce až do 300 mbar abs. Záporné tlaky až do 500 mbar abs. Anebo až do 300 mbar abs. se dosahují už v jedném stupni.
Nicméně, záporné tlaky pod 300 mbar abs. lze dosáhnout pouze dvoustupňově v takzvané dmychadlové sestavě prostřednictvím kombinovaného použití vratného dmychadla/kompresoru spolu s dmychadlem s rotačními písty. Tak se zaručeně dosáhne objemový průtok, který požaduje provozovatel, takzvaný provozní bod. V prvním stupni snižuje vratné dmychadlo/kompresor tlak média dostupného v nádrži nebo v místnosti na předběžné vakuum např. 200 mbar abs. Poté, co druhý stupeň, se spustí dmychadlo s rotačními písty a dosahuje díky společném provozu s vratným dmychadlem/kompresorem požadované konečné vakuum nebo požadovaný objemový průtok. Příští provozovatel vakuového zařízení (např. Ocelárny v Číně) zprostředkuje výrobci dmychadlové sestavy (např. Německý výrobce zařízení) všechny základní parametry pro požadovanou provoz:
Na základě toho pak výrobce dmychadlové sestavy zvolí, ve spolupráci se společností AERZEN, vhodné vratné dmychadlo/kompresor a vhodné vakuové dmychadlo.
Jako vhodný vratný dmychadlový systém se v závislosti na použití používají vodokružné vakuové dmychadla, rotační lamelové dmychadla mazány olejem nebo regulovatelná zubová čerpadla pro neutrální plyny. Pro obzvláště vysoce kvalitní použití v chemickém průmyslu se mohou stát využitelnými pro odsávání procesních plynů i dražší šroubové vakuové kompresory. Jako specialista s mnohaletými zkušenostmi má AERZEN k dispozici rozsáhlé výkonové diagramy všech vratných dmychadlových systémů, doporučuje výrobci dmychadlové sestavy výběr optimálního typu vratného dmychadla a následně na to v úzké spolupráci s ním zvolí optimální dmychadlo s rotačními písty AERZEN. Aby se splnily parametry požadované provozovatelem dmychadlové sestavy, vratné dmychadlo a vakuové dmychadla AERZEN musí být vzájemně energeticky i tepelně optimálně vyvážené.
Obrázek 1 ukazuje v teoretickém výpočtu interakci vratného dmychadla (oranžová čára) a vakuového dmychadla AERZEN série GM (zelená čára) jako dvoustupňové řešení avšak pro snížení doby čerpání jsou možné také vícestupňové řešení s jedním vratným dmychadlem a několika vakuovými dmychadly pracujícími v sériovém zapojení. Na ose x jsou zobrazeny tlakové rozsahy vratného dmychadla a vakuového dmychadla, na ose y jsou zobrazeny objemové průtoky. V tomto případě se nejprve ze všeho spustí samotné vratné dmychadlo. Když se dosáhne vakuum 200 mbar abs, spustí se vakuové dmychadlo AERZEN. Teprve po provozní bod při 1 mbar zelená křivka značně roste. V provozním bodě je objemový průtok kombinace přibližně 1.750 m³/h. Dva teplotně kritické tlakové rozsahy, které se v tomto teoretickém výpočtu objeví ze všeho nejdříve, je možné korigovat pomocí modifikovaných parametrů v designérském programu tak, aby kombinace vratného dmychadla a vakuového dmychadla AERZEN, zvoleného pro tento příklad, zajistila požadovaný provozní bod, v tomto případě 1 mbar, a aby provoz takové kombinace byl spolehlivý.
Na základě tohoto postupu, pozorování tepelných limitů a použití té nejlepší možné kombinace vratného dmychadla a vakuového dmychadla, výrobce dmychadlové sestavy a společnost AERZEN splňují parametry dmychadlové sestavy stanovené provozovatelem. AERZEN nabízí ...
Optimální výběr správné kombinace vratného dmychadla a vakuového dmychadla zaručuje efektivní dmychadlovou sestavu z pohledu investičních nákladů a zároveň i dlouhodobý a ekonomický provoz s nejvyšší energetickou účinností.
AERZEN dodává vakuová dmychadla s přisávacím chlazením (takzvané dmychadla s přisávacím kanálem) ze série mHV v 11 velikostech, pro teoretické jmenovité objemové průtoky od 250 do 61.000 m³/h. Jejich maximální dovolený diferenční tlak závisí od příslušného tepelného zatížení. Dmychadla s přisáváním se používají převážně v rozsahu hrubého vakua a při záporném tlaku jako vratné dmychadlo nebo stupeň záporného tlaku vůči atmosféře, pro dosažení vysokých diferenčních tlaků v jednom stupni a pro vysoké kompresní poměry v rozsahu hrubého vakua až do p2/p1 = 5. Dmychadla s přisáváním ze série mHV se převážně používají pro dosažení nepřetržitého a bezproblémového provozu bez přehřívání. Pro tento účel se do agregátu plní atmosférický vzduch, nebo již ochlazený plyn na straně výstupu, bez dodatečného ventilu, regulátorů atd., Pouze prostřednictvím třetího přívodního kanálu. Když se používá ochlazený plyn, tento se předem chladí v chladiči plyn/vzduch, nebo v chladiči plyn/voda instalovaným mezi vratným dmychadlem a přisávacím dmychadlem. Příruby těles přisávacích dmychadel jsou vybaveny těsnícími kroužky, a mazání rozstřikem zajistí pro tento typ vakuových dmychadel dodávku mazacího oleje. Dmychadla jsou poháněny prostřednictvím přímo přes spojku napojeného motoru nebo zubové převodovky, v případě limitovaného diferenčního tlaku prostřednictvím klínového řemene. Dopravní komora je utěsněna prostřednictvím kombinovaných labyrintových těsnění a rozstřikovacího pístového kroužku, hnací hřídel je utěsněn prostřednictvím dvojitých radiálních těsnicích kroužků s olejovou bariérou.
Vzduchem chlazené dmychadla ze série HV pro vakuový rozsah od 200 do 10-3 mbar jsou dostupné v 12 velikostech pro teoretické jmenovité sací objemové průtoky od 180 do 97.000 m³/h (otáčky od 3.000 do 3.600 1/min.). U typu konstrukce GM pracují dmychadla s vertikálním směrem proudění, typ konstrukce GLa s horizontálním směrem proudění což umožňuje obzvláště kompaktní design. Oba typy konstrukce se používají mezi jinými i v procesech povlakování, v chemickém a procesním inženýrství, v metalurgickém a obalovém průmyslu, v centrálních vakuových stanicích, v heliových kompresních systémech a systémech detekce úniků hélia, při výrobě lamp, trubek, solárního zařízení a v automobilovém průmyslu . Pro speciální použití se mohou pro vzduchem chlazené, rozstřikováním mazané dmychadla používat i speciální těsnění a speciální varianty materiálů, např. pro odlévané části a rotační písty.
Díky svému standardnímu pohonu s typem motorů konstrukce IE3 pracují dmychadla s maximálně možnou energetickou účinností a mohou se používat i na mnoha trzích - mezi jinými také v USA, v Kanadě a Rusku. Kromě toho jsou vhodné pro provoz s měničem frekvence. Motory jsou přírubou spojeny přímo s dmychadlem. Speciální labyrintové těsnění s rozstřikovacím pístovým kroužkem zabraňuje proniknutí oleje z ložiskových komor do dopravovací komory. Kromě toho je použita dostatečně rozměrově dimenzovaná neutrální komora s kondenzačními kanály. Aby se dosáhl vyšší čisticí účinek, může se neutrální komora proplachovat pomocí těsnícího plynu. Jedinečná výhoda pro vakuové dmychadla ze série HV je, že se podle požadavku zákazníka mohou vyrábět také ve shodě se směrnicí ATEX 94/9/ES. Nabízejí odolnost vůči tlaku při výbuchu až do úrovně 13 bar, pracují bez regulace pomocí obtoku a jsou jedinými vakuovými dmychadly, které jsou schváleny pro zónu 0 (interní) a externě pro teplotní třídu T4. Pro zvýšenou bezpečnost procesu je možné využít možnost monitorování tlaku pod úrovní 50 mbar.
Tyto dmychadla pracují s hermetickým pohonem, protože hnací hřídel je utěsněn prostřednictvím integrovaného hermeticky uzavřeného motoru, bez kontaktu s atmosférou. Díky téměř dvakrát vyšším otáčkám od 6.000 až do 7.200 1/min. při téže velikosti, jsou dosahovány velmi krátké čerpací cykly, řádově v sekundovém rozsahu, což znamená pro provozovatele značné zrychlení výrobních postupů. Dokonce, i pro další zvýšení výkonu dmychadlové sestavy do budoucna, je možné integrovat dvě vratné dmychadla a jedno dmychadlo s hermetickým pohonem, celá jednotka se však stále vyznačuje kompaktním designem - speciální výhoda zejména při kombinovaných systémech s četnými čerpacími stanicemi. K dispozici jsou dmychadla s hermetickým pohonem, které vyrobila společnost AERZEN
Tyto systémy se používají pro vytváření průmyslového vakua, například v chemickém a procesním inženýrství, při povlakování fólií a skla, při odsávání vodíku, v systémech detekce úniku hélia a v jakýchkoli procesech, kde musí být bezpodmínečně zabráněno vzniku netěsností. Kromě toho pracují tyto dmychadla i v polovodičovém průmyslu, v mikroelektronice, při výrobě plochých obrazovek, v laserové technologii a v solární technologii. Dmychadla mohou pracovat se směrem proudění plynu v obou směrech - vertikálním i horizontálním. Díky standardnímu chlazení vodou, jsou vhodné i pro používání v podmínkách čistých místností. Vynikající mechanická odolnost (až do 230 mbar) snižuje dobu čerpání. Použití měniče frekvence umožňuje vysoký ovládací rozsah (1:5) a proto i používání dmychadel menších velikostí. Díky mnoha variantám motoru pro různé napájecí sítě, přerušované a nepřerušované provozu se vždy dá najít individuální řešení, dokonce i pro speciální použití.
Pro optimální návrh dmychadlové sestavy pro vytváření vakua nejsou žádné "krabičkové" řešení, která jsou ihned dostupná, protože výkonové parametry vratného dmychadla a dmychadla s rotačními písty se musí vždy optimálně navzájem sladit. Jen pak může dmychadlová sestava dosáhnout parametry, které požaduje provozovatel při stanoveném provozním bodě. Proto lze optimální řešení dosáhnout pouze prostřednictvím intenzivní komunikace společnosti AERZEN, jako dodavatele vakuového dmychadla, spolu s výrobcem dmychadlové sestavy, který si zakoupí vratné dmychadlo, nebo také vakuové dmychadlo od externích dodavatelů. S rozsáhlým softwarem překontroluje AERZEN čerpací sestavu, která sestává z vratného dmychadla a vakuového dmychadla AERZEN, které navrhl nebo určil výrobce dmychadlové sestavy. "Věnujeme speciální pozornost tomu, aby se zabránilo tepelně kritickým tlakovým rozsahem a abychom poskytovali energeticky nejlepší poměry stupňování. Pro AERZEN platí, "nejen že poskytujeme poradenství výrobci čerpací dmychadlové sestavy ohledně užívání procesního vakua, ale také ohledně celkového designu dmychadlové sestavy."
Autor: Norbert Barlmeyer, specializovaný novinář pro technologii stlačeného vzduchu, Bielefeld
