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Séchage sous vide : tout dépend de la pompe

De nombreuses chaînes de production de l’usine de moteurs VW à Salzgitter sont équipées de stations intégrées pour le nettoyage des pièces. Chaque station de nettoyage comprend un système de séchage sous vide. Le vide est généré dans la chambre par une pompe à vide à vis Elmo Rietschle – une solution rentable et éprouvée.

Elmo Rietschle case study VW image 1

L'usine de moteurs située à Salzgitter est le principal site de fabrication. Les employés assemblent chaque jour un total de 7 000 moteurs Otto et diesel pour des voitures et des véhicules utilitaires. La gamme de moteurs couvre des moteurs VW de trois à seize cylindres en série, avec une puissance de base de 55 kW.

La production mécanique de l'usine comprend le traitement des composants du moteur de base tels que la culasse, le carter de cylindre, le vilebrequin, l'arbre à cames et les tiges de piston ainsi que la production de pièces de montage, de modules et de petits composants pour les moteurs.


Des exigences de performance de plus en plus élevées pour les moteurs à combustion modernes et les composants associés et l’atteinte d’objectifs environnementaux plus ambitieux pour répondre aux stratégies de production et d'économie d'énergie du groupe nécessitent un développement continu des technologies de production dans le traitement mécanique. La propreté des composants du moteur est de la plus grande importance.

Exigences élevées pour la propreté des composants

Le groupe VW a défini des normes très strictes pour la propreté de chaque composant et l'adhésion à ces normes n'est possible qu'avec une technologie et des techniques de nettoyage appropriées.

La technique de nettoyage de base utilisée à l’usine de Salzgitter est basée sur un nettoyage avec un produit liquide. Plus de 130 systèmes de nettoyage à base de produits liquides y sont utilisés. Beaucoup de ces systèmes de nettoyage sont utilisés pour les process de lavage qui exigent un séchage complet des composants après le nettoyage humide.

Pour les composants très exigeants comme les culasses et les vilebrequins de cylindre, cette exigence ne peut être respectée que par un séchage sous vide - du point de vue de la technique et du process - en raison de la géométrie externe complexe du composant, doté de nombreux espaces creux et trous.

La conception des stations de séchage sous vide est standardisée, tout comme les systèmes de nettoyage. Les pompes à vide sont utilisées pour générer le vide requis dans la chambre. Pendant le process de séchage sous vide, le composant dont la surface, les trous et les filetages comportent de l'humidité résiduelle, est exposé à la pression du vide dans une chambre fermée et étanche.

Cette pression de vide abaisse la température d'ébullition de l'eau. Les résidus d'eau sur le composant sont vaporisés, même à basse température. Les trous et les surfaces du composant sont ainsi débarrassés de l'eau (séchés). Avec la vaporisation des résidus d'eau, l'énergie thermique est éliminée du composant, ce qui a également pour effet secondaire de refroidir le composant.

Elmo Rietschle case study VW image 2

À l'origine, les pompes à palettes rotatives étaient utilisées pour les process de vide dans les systèmes de lavage afin de générer du vide. Dans un système de nettoyage conçu pour les culasses ou les vilebrequins de cylindre, deux pompes à vide à palettes rotatives d'une puissance d’environ 7,5 kW chacune doivent être utilisées en raison de la géométrie et de la taille des composants et en raison des cycles courts du système dans chaque système de lavage.

Peter Tomaschewski du département de maintenance de l’usine de Salzgitter : « Ce système nécessitait un investissement important en temps et en coûts que nous avons voulu réduire - notamment parce que certaines pièces d'usure, telles que les séparateurs d'huile, nécessitent une élimination séparée. De plus, pour assurer la maintenance, il était nécessaire d’arrêter complètement le système. »

Les pompes à vide à palettes rotatives étaient également pointées du doigt en ce qui concerne la durée de vie et la sécurité du process. Par conséquent, un système de pompage alternatif a été vérifié et testé dans l’usine de Salzgitter en 2007, et il s’est avéré très efficace.


Performance of S-VSI

Grâce à l’excellente performance des S-VSI, le temps requis pour sécher les pièces nettoyées est réduit de 25 %.

Comparative costs of dry running screw vacuum pump and oil-lubricated vacuum pump

Coûts comparatifs de la pompe à vide à vis sans lubrification et de la pompe à vide lubrifiée à l'huile

Temps de séchage plus court, plus faible exigence d'énergie

Après des études de marché approfondies et une longue période de recherche soutenues de manière intensive par Gardner Denver, la décision a été prise d’acheter une pompe à vide à vis non lubrifiée S-VSI 300 d'Elmo Rietschle/Gardner Denver.

Comme la pompe fonctionne sans lubrification, elle joue son rôle sans aucune alimentation d’huile tout en délivrant un vide final maximal de 0,1 mbar (absolu) avec une capacité de vide allant jusqu’à 360 m3/h. Cela crée de bonnes conditions pour réduire les temps d'évacuation, critère indispensable pour le séchage en ligne.

Des améliorations et des économies significatives peuvent être obtenues grâce à la technologie de la pompe à vide à vis. Le nombre de pompes à vide requises a été réduit à une pompe par système au lieu des deux pompes nécessaires précédemment, car la pompe à vide à vis est plus efficace et plus sûre. Ceci a également permis de réduire le besoin en énergie d’environ 7,5 kW pour chaque système de lavage.

Même la durée de vie globale des pompes est très satisfaisante. Les investissements initiaux plus élevés sont amortis en raison de la réduction des temps d'arrêt du système et des besoins de maintenance fortement réduits. L'intervalle de maintenance des pompes à vide à vis est de 7 500 heures de fonctionnement, soit trois fois plus que les pompes à palettes rotatives conventionnelles.

 

Peter Tomaschewski a également mentionné un autre avantage lié à la nouvelle conception de la pompe : « Le fonctionnement des pompes sans huile est beaucoup plus positif d'un point de vue environnemental, car nous n'avons pas à éliminer de grandes quantités d'huile usée et d'éléments de séparation d'huile. La qualité de l'air dans l'usine s'est améliorée de manière significative grâce aux pompes sans huile, car il n'y a pas de vapeurs d'huile, ce qui était souvent le cas avec les pompes à palettes rotatives conventionnelles. »

Initiative d’amélioration conjointe : pompe avec refroidissement à recirculation

Pompe S-VSI 300 avec refroidissement à recirculation intégré


La collaboration a été tellement fructueuse qu'Elmo Rietschle a également développé une variante personnalisée de la S-VSI 300 à la demande de Volkswagen. Responsable de la technologie de planification du nettoyage au sein de la division des moteurs du site VW de Salzgitter, Sven Finger indique : « Nous recherchons toujours des opportunités d’amélioration. Normalement, les pompes nécessitent un branchement pour le liquide de refroidissement. Toutefois, dans certains cas, ce branchement est difficile à mettre en œuvre. Nous utilisons alors des pompes avec refroidissement par recirculation. »

Pour cette variante, Elmo Rietschle a installé un refroidisseur air/eau de sorte que la pompe peut être utilisée comme une solution à connecter, sans alimentation externe en liquide de refroidissement.

 

Comme Volkswagen met en œuvre un principe de meilleure pratique dans toutes ses usines, les pompes « Twister » d’Elmo Rietschle ne sont pas uniquement installées dans le système de nettoyage des pièces de Salzgitter. Les pompes à vide à vis sont également utilisées dans les usines VW en Chine, au Mexique et en Pologne.

Vue d’ensemble de la valeur ajoutée

  • Pompes à vide fonctionnant sans lubrification, sans alimentation en huile, avec une capacité de vide adéquate et un vide final pour des temps d'évacuation plus courts pour le séchage en ligne
  • Seulement 1 pompe à vide à vis nécessaire au lieu de 2 pompes par système, ce qui réduit les besoins en électricité et les coûts de maintenance
  • Intervalles de maintenance plus longs, moins de pannes et durée de vie plus longue des nouvelles pompes
  • Modification spécialement conçue pour le client avec l’installation d’un refroidissement à recirculation Elmo Rietschle comme solution à connecter, sans alimentation externe en liquide de refroidissement
  • Les modèles avec refroidissement intégré sont devenus des standards dans toute l'entreprise, dans le respect du principe des meilleures pratiques, et ils sont également utilisés dans d'autres usines
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