Odsávání a filtrace u otevřených strojů velkých rozměrů

Osadit odlučovačem aerosolů nebo odsavačem prachu malý kompaktní soustruh je snadné a vhodných aplikací naleznete na trhu celou řadu. Vyřešit odsávání velkých otevřených strojů – například karuselových soustruhů, horizontálních vyvrtávaček nebo vertikálních hrubovacích brusek – je však již problém a řešení nabízí jen specializované firmy. Mezi ně patří i firma WEMAC s.r.o., která dodává a instaluje odlučovače aerosolů a olejové mlhy Filtermist (pro obrábění s chlazením), resp. automatické prachové filtrační jednotky ULT (pro suché procesy obrábění litiny, grafitu, umělého dřeva, popř. jiných materiálů). V oblasti odsávání koluje celá řada mýtů. Často se lze setkat např. s názorem, že relativně malá sací digestoř, umístěná dva metry od zdroje znečištění a napojená sací hadicí ? 50 mm na filtrační jednotku, je schopna zajistit dostatečně efektivní odsávání. Přitom právě zejména princip vzdálenosti event. koncového sacího elementu od zdroje znečištění je z hlediska účinnosti dosti zásadní. Problém dobře ilustruje připojený obrázek, ze kterého jasně vyplývá zásada polohovat vhodný sací element co nejblíže ke zdroji prachu, kouře či výparů. Další častou chybou je domněnka, že příliš nezáleží na průřezu potrubí nebo sací hadice, kterou se kontaminovaná vzdušnina „dopravuje“ do vhodného filtračního zařízení. Celkový průtok se uvádí v m3/ hod a může se tedy zdát, že pokud omezíme průřez potrubí (m2), pak postačí zvýšit rychlost proudění (m/h), abychom se dostali na stejné hodnoty průtoku. Problém ale je, že odpor vnitřních stěn sacího potrubí či sacích hadic je takový, že rychlost proudění je od určité hodnoty limitována a dále neroste. Ve výrobních podnicích tak můžeme vidět filtrační jednotky s výkonnými ventilátory o kapacitách 2000 m3/h, které jsou napojeny na sací potrubí ? 100 mm, které ale umožní max. průtok cca 400 – 500 m3/h a účinnost celé sestavy je tak výrazně a zbytečně degradována. Obecně tedy platí – čím blíže ke zdroji, tím lépe. A celá sací sestava musí být zhotovena z elementů odpovídajícího průřezu. Jak toho ale dosáhnout v reálných podmínkách provozu, kdy v pracovním prostoru stroje se pohybuje obrobek i nástroj a navíc obsluha musí mít přehled a přístup k technologickému procesu? Odsávání aerosolů Vždy je třeba hledat takové řešení, které bude poskytovat odpovídající účinnost a které navíc nebude překážet obsluze – je totiž smutnou pravdou, že pokud pracovník obsluhy musí opakovaně manipulovat např. se sacím ramenem (přitažení do místa sání, odtažení při seřizování nástroje apod), raději celé filtrační zařízení z provozu vyřadí. Příkladem vhodného řešení může být aplikace odlučovačů aerosolů Filtermist na vertikálních soustruzích z produkce firmy TOSHULIN ve firmách PBS Turbo Velká Bíteš nebo Bonatrans Bohumín. Principem je filtrační jednotka, zavěšená přímo na vřeteníku stroje. Výhodou je nízká hmotnost jednotek Filtermist; i s nosnou konzolou a dalšími elementy váží asi 55 kg a tudíž nemůže mít vliv na kinematiku robustního stroje. Na sací hrdlo odlučovače je upevněn T-kus, který rozvádí sací hadice na obě strany technologického procesu. Sání zajišťuje sací digestoř, který vřeteník obepíná. Digestoř je v polovině dělená, takže sání je rovnoměrně rozděleno na obě strany. Dané řešení je jednoduché, levné a přitom dostatečně účinné – filtrační jednotka FX- 7002 má výkon až 2750 m3/h, sací sestava vykazuje minimální ztráty v sacím potrubí (vše je umístěno blízko sebe) a proudění vzduchu je správně směřováno ve směru od pracovníka obsluhy. Instalace je přehledná a nepřekáží vlastnímu technologickému procesu. Dalším příkladem může být malá sací digestoř, použitá u hlubokého vrtání na horizontálních vyvrtávačkách. Při vrtání hlubokých děr je problémem to, že nástroj je velmi dlouhý, celý stojan (nebo alespoň pinola stroje) má dlouhý pojezd a event. sací rameno není řádně kam umístit. Největší produkce aerosolu se přitom vytváří při vstupu nástroje s vnitřním chlazením do materiálu. Pracovníci firmy WEMAC s.r.o. proto navrhli malou sací skříň, která je vertikálně i horizontálně posuvná tak, aby ji bylo vždy možno vycentrovat vůči nástroji a tato digestoř je namontovaná na boční stěně stolu. Digestoř má jen malý vstupní otvor a otvor na straně k obrobku je jen tak velký, aby plně polapil rozstřikovaný aerosol. Díky tomu se aerosol koncentruje jen v tomto boxu malého objemu, nerozptyluje se dál a pro jeho odsávání díky tomu plně dostačuje malá a levná filtrační jednotka FX-2002 s kapacitou 425 m3/h a cenou pod 40 000 Kč. Je jasné, že popsané řešení je přesně „ušito“ pro danou technologii, ale princip v různých modifikacích může být použit obecně. Odsávání prachu - obrábění litiny, grafitu a dalších nekovových materiálů Jiná situace je např. při obrábění bloků litiny např. na horizontkách z produkce TOS Varnsdorf, zejména při hrubovacích operacích. Charakteristika šíření suchého prachu je jiná než u aerosolů, navíc koncový sací prvek bývá obtížné umístit dostatečně blízko. Velmi záleží na charakteru nástrojů – u krátkých nástrojů lze umístit digestoř ve tvaru boxu mezi nástroj a povrch stojanu, u delších nástrojů jsou jednou z variant flexibilní sací ramena, která operátor napolohuje podle potřeby. Návrh tzv. konečného sacího prvku a jeho umístění, resp. upevnění a je tedy nejnáročnější částí celého projektu a vždy musí být řešen individuálně podle dané technologie. Pro vlastní odsávání a filtraci lze s úspěchem použít princip filtračních jednotek s jednou nebo více filtračními patronami, které disponují funkcí samočištění a jsou tak do značné míry nezávislé na pracovnících údržby. Princip jejich činnosti je následující: prach je pomocí ventilátoru nasáván přes filtrační patrony. Pomocí tlakového vzduchu z tlakové nádoby se periodicky silným zpětným profukem uvolňuje nanesený prach, který poté spadává do sběrné nádoby. Vlastní profuk je prováděn rotační tryskou uvnitř patrony a cyklus profuku lze programovat. Ruční čištění v režimu „MANUAL“ je též možné. Čištění patron je řízeno elektronicky (použitá elektronika firmy Siemens); vždy je čištěna pouze jedna patrona, takže tlaková ztráta v průběhu filtrace je minimální a event. pokles navíc trvá jen necelé dvě sekundy. Pro účely čištění je potřebné připojit jednotku na standardní dílenský rozvod tlakového vzduchu s tlakem 4 – 5 barů nebo na odpovídající kompresor. Patrony jsou polyesterové nebo teflonové (pro grafitový prach) a vyznačují se vysokou účinností filtrace a odolností proti otěru i teplotě. Díky tomuto provedení je filtrační účinnost jednotky klasifikována řádově v hodnotě 99,95 %. Profiltrovaný vzduch se vrací zpět do pracovního prostředí, takže nedochází k tepelným ztrátám v budově. Závěr Vhodnou volbou tvaru a umístění koncového sacího elementu (digestoř, sací rameno, sací box atd.). lze výrazně ovlivnit nejen účinnost, ale i celkovou cenu filtrační sestavy, její energetické nároky a provozní náklady. Není problém instalovat monstrum s kapacitou 10 000 m3/hod a příkonem 30 kW, ale často lze dosáhnout lepších výsledků promyšlenou koncepcí při nesrovnatelně nižších pořizovacích i provozních nákladech.