Publicerat: 2020-08-24

Vakuumskolan

Kunskap

Vakuum är ett fysikaliskt uttryck för ett utrymme som inte innehåller någon materia, ett s.k. tomrum. I vardagslag betyder vakuum en volym där trycket är mindre än atmosfärstrycket. För att skapa ett vakuum så har Coval ejektorer (vakuumpumpar) som fungerar enligt Venturi-principen.

Filtrerad tryckluft med ett övertryck blåses genom ett mun-stycke (A) där hastigheten snabbas upp, som sedan går vidare genom en kammare (D), till en blandare (E) och sedan ut genom ett ﬁlter (B), detta skapar Venturi-effekten. Vakuumet orsakas av att det bildas ett tryckfall i kammaren (D) runt munstycket, vilket leder till att det automatiskt måste tillsättas mer luft för att kompensera tryckfallet. Luften som sugs in (vakuumﬂödet) går genom port (C) till kammaren, det är på port (C) man ansluter en sugkopp för att utnyttja denna effekt.

Ett industriellt vakuumﬂöde som appliceras på sugkoppar är en effektiv metod för att hantera olika objekt och material. Denna teknik utvecklades för att möta automatiseringsbehovet inom förpackning, montering och tillverkningsindustrin.

HUR MÄTER VI VAKUUM?

Vakuumnivån mäter vi genom att få ut vilket undertryck det är i systemet som vi omvandlar till %. Vid havsnivå är atmosfärstrycket 1,013 bar (absolut tryck), när vi mäter detta inom industrin omvandlas det till 0 bar (relativt tryck), alltså inget tillsatt tryck i systemet. Vid 0 bar relativt tryck så är vakuumnivån 0 %, eftersom det inte är något registrerat undertryck.

Vakuumnivå %	Absolut tryck	Relativt tryck
10 %	0,9 bar	-0,1 bar
20 %	0,8 bar	-0,2 bar
30 %	0,7 bar	-0,3 bar
40 %	0,6 bar	-0,4 bar
50 %	0,5 bar	-0,5 bar
60 %	0,4 bar	-0,6 bar
70 %	0,3 bar	-0,7 bar
80 %	0,2 bar	-0,8 bar
90 %	0,1 bar	-0,9 bar

INNAN VI BÖRJAR, VIKTIGT ATT JOBBA ENLIGT TRESTEGSMODELLEN!

Alla vakuumhanteringssystem kräver en trestegsmodell:

1. Definiera lämpliga sugkoppar och fixeringar för objektet som ska gripas. Vad krävs det för rörelser?
Hur är objektet som lyfts? Vilken ansträngning krävs för att lyfta?

2. Välj lämplig vakuumejektor för sugkopparna. Hur är objektet som lyfts?
Vilken ansträngning krävs för att lyfta? Nödvändiga responstider?

3. Identifiera ytterligare komponenter som krävs för att ansluta alla ingående detaljer.
Vilken slang gör sig mest lämplig? Vilka kopplingar ger bäst täthet? Luftbehandlingsenheter?

Genom att följa dessa tre steg får man en effektiv och kostnadsbesparande lösning!

Rätt sugkopp = Lägre risk för läckage och därmed uppnås optimerad lyftkraft.
Rätt ejektor = Optimerat vakuumflöde vilket drar mindre luft och sparar på energin.
Rätt tillbehör = Lägre risk för läckage vilket leder till ett optimerat vakuumsystem.

HUR MAN VÄLJER DEN RÄTTA SUGKOPPEN

En sugkopp är ett gripverktyg som med hjälp av ett vakuumflöde används för att lyfta och förflytta olika slags objekt i en applikation. För att få ett effektivt lyft måste man välja rätt sugkopp och upprätthålla minimalt läckage av vakuumflödet, vilket kan vara svårt eftersom det finns mängder med olika parametrar som man måste hålla koll på.

varianter av sugkoppar

flat sugkopp utan stoppklackar

Används för att hantera platta eller något ovala objekt som är styva och med en slät yta. Tål sidokrafter och användas för vertikala lyft.

flat sugkopp med stoppklackar

Används för att hantera tunna, flexibla och deformerbara objekt. Ökat motstånd mot sidokrafter och kan användas för horisontella lyft.

sugkopp med bälgar

Används för att hantera sfäriska, cylindriska eller äggformade objekt. Med flera bälgar ökar flexibiliteten vilket gör att de kan greppa objekt med höjdskillnader.

BERÄKNING AV LYFTKRAFT FÖR EN SUGKOPP

Kraften hos en sugkopp är proportionell mot dess yta under vakuum vilket beror på dess form, flexibilitet, material och särskilt vakuumnivå som uppnås i sugkoppen.

TEORETISK KRAFT

F (N) = sugkoppens yta (cm²) x vakuumnivå (%) x 0,01013. Om man går efter kraften som anges i Coval’s tabell för sugkoppar är den beräknad på 65 % vakuumnivå, denna kraft inkluderar också en säkerhetsfaktor på x2.

FAKTISK KRAFT

Som namnet antyder representerar denna kraft den faktiska kraften när sugkoppen används. I allmänhet är detta 50 % mindre än den beräknade teoretiska kraften. Denna skillnad förklaras i påfrestningen på sugkoppen under hantering (vilket minskar gripytan) och tillståndet för ytan på objektet som hanteras.

SÄKERHETSFAKTORN

Alla krafter som anges i tabellerna för de olika sugkopparna baseras på 65 % vakuumnivå och med en säkerhetsfaktor.
- Säkerhetsfaktor x2 för horisontella lyft.
- Säkerhetsfaktor x4 för vertikala lyft.

DIAMETRAR

Sugkoppens yta spelar en stor roll i valet för att uppnå en viss kraft. Coval erbjuder sugkoppar med diametrar från 1 mm upp till 600 mm i olika material.

Viktiga parametrar för val av sugkopp

Viktiga parametrar att ta hänsyn till när du väljer sugkopp anpassad till ett objekt.

Objektets form:	Platt, Oval, Cylindrisk, Äggformad, Sfärisk
Objektets material:	Poröst, Lufttätt, Deformerbart, Styvt
Objektets yta:	Slätt, Grynigt
Omgivningsmiljön:	Fuktigt, Oljigt, Dammigt, Torrt, Utomhus (varierande)
Objektets vikt:	Tungt, Lätt
Objektets temperatur:	Från -40 till +250 °C beroende på sugkoppens material
Lyftriktning:	Horisontellt, Vertikalt

HUR MAN VÄLJER DEN RÄTTA EJEKTORN

Ejektorns (vakuumpumpens) uppgift är att generera ett vakuumflöde som appliceras på sugkoppar. Från vår tillverkare Coval kan vi erbjuda standardejektorer som aktiveras med direkt lufttillförsel eller elektriskt styrda ejektorer med integrerade luftventiler.

OBJEKT SOM PÅVERKAR VALET

LUFTTÄTA OBJEKT

När man lyfter ett objekt som är lufttätt, är det endast den inre volymen i sugkoppen och rörledningarna som evakueras, vilket gör att responstiden blir den viktiga faktorn. För att uppnå den maximala responstiden (vakuumhastigheten) kan man använda en ejektor som klarar 90 % vakuumnivå för att få bäst effekt.

PORÖSA OBJEKT

I detta fall är det aldrig möjligt att evakuera luften fullt ut eftersom objektet som hanteras skapar ett kontinuerligt läckage. Den viktiga faktorn här blir att överkomma läckaget med ett högre vakuumflöde för att kunna skapa ett tryckfall i sugkopparna som lyfter objektet. Här räknar man med max 75-60 % vakuumnivå men med munstycken som har en grov diameter mellan 2,5-3,0 mm.

VARIANTER AV EJEKTORER

VERSION X = 50 % VAKUUM

Optimal användningszon: 13-40 % vakuum. Maximalt användningsområde: 0-50 % vakuum. Ejektorer som skapar 50 % vakuum är lämpliga till porösa och läckande material, vilket innebär att de ger ett högt vakuumflöde i förhållande till tryckfallet.

VERSION T = 75 % VAKUUM OCH N = 90 % VAKUUM

Optimal användningszon: 41-90 % vakuum. Maximalt användningsområde 0-90 % vakuum. En ejektor som kan skapa upp till 90 % vakuum är till för att generera höga vakuumnivåer vilket leder till att man kan få ut en hög kraft beroende på objektets ytskikt.

ENERGIBESPARING

En ejektor förbrukar en hel del luft, speciellt om det är ett poröst objekt som läcker mycket. Eftersom en ejektor kräver ett konstant flöde med tryckluft för att skapa ett vakuumflöde ställs det först och främst höga krav på tryckluftssystemet för att få ut den mest effektiva kraften. Har man ett system som läcker eller för med sig mycket partiklar i luften kommer detta att ge en negativ effekt av ejektorns kapacitet.

Tryckluftsförbrukningen har blivit en allt viktigare fråga eftersom det krävs stora kompressorer för att upprätthålla ett stabilt systemtryck, som i sin tur leder till en hel del underhåll och reparationskostnader. Även krav på kopplingar och slang som inte orsakar läckage blir allt viktigare, samt partikelfilter och vattenavskiljare som ökar kvalitén på tryckluften. Har man ett optimalt system som tillför ett stabilt tryck och ett rent luftflöde till våra ejektorer från Coval finns alla möjligheter till att skapa effektiva lyft i vakuumapplikationen. I våra elektriskt styrda ejektorer LEM och LEMAX med integrerade luftventiler kan vi erbjuda två intelligenta system, som är framtagna för energibesparing genom att begränsa mängden tryckluft som förbrukas i aktivt läge.

ASR (AIR SAVING REGULATOR)

Integrerad tryckregulator som reglerar ner det inkommande trycket i ejektorn till 3,5 bar. Coval har utfört tester och kommit fram till att den mest optimala vakuumnivån och vakuumflödet uppnås vid ett ingångstryck på 3,5 bar. Efter 3,5 bar så planar vakuumkurvan ut. Detta kräver mindre effekt från systemet och motverkar ett ostabilt vakuumflöde genom att konstant hålla 3,5 bar. ASR sitter som standard i alla LEM och LEMAX-enheter.

ASC (AIR SAVING CONTROL)

En utvecklad styrning till luftventilerna som med hjälp av en vakuumvakt stoppar förbrukningen av tryckluft så snart den nödvändiga vakuumnivån uppnås. Därmed undviks onödig konsumtion och bidrar till besparing på utrustningens driftkostnader.

Denna funktion är automatisk genom ejektorns styrning och garanterar en energibesparing på 60 och 97 % jämfört med en ejektor som konstant förbrukar tryckluft. Skulle det vara så att man lyfter ett objekt som är för poröst så känner ejektorn av det och stänger tillfälligt av ASC för att kunna överkomma läckaget och förhindra att man tappar objektet. Ännu en fördel med ASC är att ljudnivån går ned eftersom ejektorn inte står och drar luft konstant. ASC sitter som standard i alla LEMAX-enheter.