Suszenie próżniowe: Wszystko zależy od pompy

Wiele linii produkcyjnych fabryki silników VW w Salzgitter jest wyposażonych w zintegrowane stanowiska do czyszczenia części. System suszenia próżniowego jest częścią każdej stacji czyszczącej. Próżnia w komorze próżniowej jest generowana przez śrubową pompę próżniową Elmo Rietschle — oszczędne i sprawdzone rozwiązanie.

Fabryka w Salzgitter jest największym zakładem firmy zajmującym się produkcją silników. Pracownicy montują tu dziennie do 7000 silników Otto i wysokoprężnych do samochodów i pojazdów użytkowych. Asortyment silników zaczyna się od modeli trójcylindrowych, o mocy 55 kW, i kończy na jednostkach 16-cylindrowych. Silniki są produkowane w trzech różnych układach: szeregowym, V i W.

Produkcja mechaniczna zakładów obejmuje obróbkę podstawowych podzespołów silnikowych, takich jak głowice cylindrów, skrzynie korbowe, wały korbowe, wały rozrządcze i tłoczyska, a także produkcję części montażowych, modułów i drobnych podzespołów silnikowych.


Rosnące wymagania w zakresie wydajności nowoczesnych silników spalinowych i podzespołów silnikowych w połączeniu z koniecznością realizacji coraz ambitniejszych celów środowiskowych w odniesieniu do produktu oraz strategii grupy w zakresie produkcji i oszczędzania energii narzucają potrzebę ciągłego rozwijania technologii produkcyjnych obróbki mechanicznej. Czystość podzespołów silnikowych odgrywa bardzo ważną rolę.

Wysokie wymagania w zakresie czystości podzespołów

Grupa VW określiła bardzo wysokie standardy czystości dla wszystkich podzespołów bez wyjątku, zaś spełnienie tych standardów wymaga zastosowania odpowiedniej technologii i techniki czyszczenia.

Podstawowa technika czyszczenia stosowana w zakładzie Salzgitter wykorzystuje środki płynne. Używa się tutaj ponad 130 układów czyszczących zasilanych środkami płynnymi. Wiele z tych układów czyszczących jest używanych w procesach mycia, w których 100% osuszania podzespołów musi być osiągnięte po czyszczeniu na mokro.

Z perspektywy techniczno-procesowej, w przypadku bardzo wymagających podzespołów, takich jak głowice cylindrów czy wały korbowe, które zawierają wiele pustych przestrzeni i otworów, przez co cechują się niezwykle złożoną geometrią zewnętrzną, ten wymóg można spełnić jedynie przy pomocy osuszania próżniowego.

Konstrukcja stacji osuszania próżniowego podlega takim samym normom, jak systemy czyszczenia. Pompy próżniowe służą do generowania wymaganej próżni w komorze. Podczas procesu osuszania próżniowego część, na której powierzchni, gwintach i w otworach znajdują się pozostałości wilgoci, jest poddawana podciśnieniu w zamkniętej i szczelnej komorze.

Podciśnienie obniża temperaturę wrzenia wody. Resztkowe ilości wody na podzespole ulegają odparowaniu nawet w niskich temperaturach. Otwory i powierzchnie podzespołu zostają w ten sposób pozbawione wody (osuszone). Odparowanie pozostałości wody skutkuje usunięciem energii cieplnej z podzespołu, co dodatkowo powoduje jego schłodzenie.

Pierwotnie do procesów generowania próżni w systemach myjących były stosowane rotacyjne pompy łopatkowe. W systemie do czyszczenia głowic cylindrów i wałów korbowych zachodzi konieczność użycia dwóch rotacyjnych łopatkowych pomp próżniowych o mocy ok. 7,5 kW każda. Wymóg ten wynika z geometrii i rozmiaru części oraz z krótkich cykli pracy wszystkich systemów myjących.

W ocenie Petera Tomaschewskiego z działu konserwacji zakładu w Salzgitter: „Wymagało to znacznego nakładu czasu i pieniędzy, który chcieliśmy zmniejszyć — zwłaszcza, że niektóre części podlegające zużyciu, przykładowo separator oleju, wymagają odrębnej utylizacji. Ponadto, wykonanie każdej czynności konserwacyjnej wymagało całkowitego wyłączenia systemu”.

Rotacyjne łopatkowe pompy próżniowe stały się obiektem zainteresowania także dlatego, iż wyróżniają się dłuższym okresem trwałości użytkowej i zapewniają wyższy poziom bezpieczeństwa. Z tego względu w 2007 roku w zakładzie Salzgitter sprawdzono i przetestowano alternatywny system pomp, który okazał się bardzo wydajny.


Dzięki bardzo wysokiej wydajności generowania próżni przez S-VSI, czas potrzebny do wysuszenia wyczyszczonych części został skrócony o 25%.

Porównanie kosztów śrubowej pompy próżniowej pracującej na sucho oraz pompy próżniowej smarowanej olejem

Krótszy czas osuszania, niższe zapotrzebowanie na energię

Po intensywnych badaniach rynku i długiej fazie testowania, przy wydatnym wsparciu ze strony firmy Gardner Denver, podjęto decyzję o zakupie bezolejowej śrubowej pompy próżniowej S-VSI 300 marki Elmo Rietschle od Gardner Denver.

Pompa ta pracuje na sucho — bez oleju — i dostarcza maksymalną próżnię końcową 0,1 mbar (wartość bezwzględna) przy wydajności generowania próżni wynoszącej do 360 m3/h. Stwarza to dobre warunki do skrócenia czasów usuwania, co jest absolutnie niezbędne dla osuszania na linii produkcyjnej.

Technologia śrubowych pomp próżniowych pozwala znacząco usprawnić pracę i jednocześnie osiągnąć istotne oszczędności. Liczba wymaganych pomp próżniowych została zmniejszona do jednej pompy na system zamiast wcześniejszych dwóch, gdyż śrubowe pompy próżniowe są bardziej efektywne i bezpieczne. Zmniejszeniu uległo także zapotrzebowanie na energię — obecnie wynosi ono w przybliżeniu 7,5 kW mocy silnika na każdy system myjący.

Ogólny okres trwałości użytkowej pomp jest również bardzo zadowalający. Wysoka inwestycja początkowa zamortyzowała się dzięki mniejszej liczbie przestojów i znacząco niższym wymaganiom konserwacyjnym. Śrubowe pompy próżniowe wyróżniają się interwałem międzyprzeglądowym wynoszącym aż 7500 roboczogodzin, czyli trzykrotnie dłuższym niż konwencjonalne rotacyjne łopatkowe pompy próżniowe.

 

Peter Tomaschewski mówi również o kolejnej korzyści wynikającej z zastosowania pompy o nowym standardzie: „Praca bezolejowa jest znaczenie korzystniejsza z punktu widzenia ochrony środowiska, ponieważ nie musimy utylizować dużych ilości zużytego oleju ani elementów służących do jego oddzielania. Zastosowanie pomp bezolejowych pozwoliło także znacząco poprawić jakość powietrza w zakładzie, gdyż nie ma żadnych oparów oleju, z którymi mieliśmy często do czynienia w przypadku konwencjonalnych rotacyjnych pomp łopatkowych”.

Wspólna inicjatywa udoskonalania: Pompa z chłodzeniem recyrkulacyjnym

Pompa S-VSI 300 ze zintegrowanym chłodzeniem recyrkulacyjnym


Współpraca układała się tak dobrze, że firma Volkswagen złożyła zamówienie, na podstawie którego w Elmo Rietschle opracowano indywidualnie dostosowany wariant pompy S-VSI 300. Sven Finger z Działu Planowania i Technologii Czyszczenia w oddziale planowania silników VW w Salzgitter powiedział: „Zawsze szukamy okazji do wprowadzania ulepszeń. Zwykle pompy wymagają podłączenia czynnika chłodzącego. Jednak w niektórych przypadkach jest to bardzo trudno wdrożyć. Z tego właśnie względu korzystamy z pomp z chłodzeniem recyrkulacyjnym”.

W tym wariancie specjaliści z Elmo Rietschle zamontowali chłodnicę powietrzno-wodną w taki sposób, że pompa może być użyta na zasadzie „plug and play”, bez konieczności doprowadzania zewnętrznego czynnika chłodzącego.

 

Ponieważ firma Volkswagen stosuje zasadę „najlepszej praktyki” we wszystkich swoich zakładach, pompy „Twister” od Elmo Rietschle są zamontowane nie tylko w systemie czyszczenia części zakładu Salzgitter. Śrubowe pompy próżniowe są również używane w zakładach VW w Chinach, Meksyku i Polsce.

Przegląd wartości dodanej

  • Bezolejowe, pracujące na sucho pompy próżniowe o odpowiedniej wydajności i próżni końcowej, zapewniające krótsze czasy usuwania gazów podczas osuszania na linii
  • Zastosowanie tylko jednej śrubowej pompy próżniowej zamiast dwóch pomp na jeden system ogranicza zapotrzebowanie na energię elektryczną i zmniejsza koszty konserwacji
  • Dłuższe interwały międzyprzeglądowe, wyraźnie mniejsza liczba awarii oraz dłuższy okres trwałości użytkowej nowych pomp
  • Modyfikacje dostosowane do wymagań klienta — możliwość zainstalowania chłodzenia recyrkulacyjnego firmy Elmo Rietschle na zasadzie „plug and play”, bez konieczności doprowadzania zewnętrznego czynnika chłodzącego
  • Modele ze zintegrowanym chłodzeniem stały się standardem w całej firmie i zgodnie z zasadą „najlepszej praktyki” są stosowane także w innych zakładach