Europaweit steigen die Energiepreise stark an. Für sämtliche mit Vakuum-Handling-Systemen ausgerüsteten Fertigungs- und Verfahrensanlagen ist Effizienz das Gebot der Stunde. Wir zeigen Ihnen vier einfache Wege, wie Sie mit der jahrzehntelangen Erfahrung und weitreichenden Expertise von SMC den Energieverbrauch Ihres Vakuumsystems reduzieren können. Denn ein niedrigerer Energieverbrauch pro Hub/Transfer trägt unmittelbar zu Ihrer Unternehmensrentabilität bei und unterstützt gleichzeitig die Anstrengungen der Industrie in Richtung Netto-Null Treibhausgasemission.
Von Martina Höller, Product Managerin Electrical Technology CEE, SMC Austria
JUNI 2022
Die neueste energiesparende Technologie und Verfahrenstechnik kann für Ihre Vakuum-Handling-Anwendungen eine echte Verbesserung bedeuten – egal, ob es sich um Verpackung, Metallverarbeitung, Automotive oder den Gesundheitsbereich handelt. Beachten Sie einfach die folgenden vier Schritte und Sie werden eine merkliche Verbesserung Ihrer Systemeffizienz erzielen.
Vakuum lässt sich grundsätzlich entweder zentral mittels einer Vakuumpumpe oder dezentral (direkt auf der Maschine) mittels Vakuum-Erzeuger generieren. Die breite Palette an Vakuumerzeugern von SMC – von hochkompakten Inline-Vakuumerzeugern bis hin zu hocheffizienten Mehrstufengeräten mit Hochleistungsschalldämpfern – eignet sich für Saugleistungen bis 600 Nl/min. Damit werden sie den Anforderungen fast jeder industriellen Anwendung gerecht.
Jeder Vakuumerzeuger hat spezifische Parameter, die voneinander abhängen – dazu gehören:
- Standardversorgungsdruck (Menge an Druckluft, die zur Erreichung des größtmöglichen Vakuumdrucks benötigt wird),
- maximaler Saugvolumenstrom (Luftvolumen, das vom Vakuumerzeuger aufgenommen wird),
- maximaler Vakuumdruck (maximaler Wert des Vakuumdrucks, der vom Vakuumerzeuger generiert wird) sowie
- Luftverbrauch (Menge an Luft, die vom Vakuumerzeuger bei Standardversorgungsdruck verbraucht wird).
4 bar: Der optimale durchschnittliche Versorgungsdruck für SMC-Vakuumerzeuger
Benötigen Sie tatsächlich den maximalen Vakuumdruck für das Handling Ihres Werkstücks? Diese Frage ist deshalb entscheidend, weil die Höhe des Vakuumdrucks einen direkten Einfluss auf Ihren Luftverbrauch bzw. Ihre Kosten hat.
Als Beispiel: Wenn Sie Ihre Hauptversorgungsleitung mit 0,5 MPa (5 bar) zum Betrieb unseres Vakuumerzeugers ZL112A (mit Ventilen) verwenden, wird Ihr Luftverbrauch für einen maximalen Vakuumdruck von -84 kPa insgesamt rund 78 l/min (4680 l/Stunde) betragen. Betreiben Sie jedoch den Vakuumerzeuger bei einem reduzierten Wert von 0,35 MPa (= Standardversorgungsdruck für diese Art von Vakuumerzeuger), können Sie den Luftverbrauch auf 57 l/min (3420 l/Stunde) senken. Sie erreichen dabei immer noch denselben maximalen Vakuumdruck (-84 kPa), aber mit dem Resultat einer merkbaren Energieeinsparung von 27 %.
Mehrstufenvakuumerzeuger SMC Serie ZL. Ein leichter, effizienter Anstoß für Ihre Saugperformance.
Wussten Sie, dass obwohl bei vielen Herstellern der Schritt weg vom 7-bar-Standard-Betriebsdruck noch bevorsteht, findet der optimale Vakuumbetrieb bei einem Durchschnittswert von 4 bar statt. Somit kommt eine Senkung von 7 bar auf 4 bar nicht nur Ihrer Wirtschaftlichkeit und der Zukunft des Planeten zugute, sie hat nebenbei auch keinerlei Einfluss auf die Effektivität Ihrer Abläufe.
Kehren wir nochmals zum eingangs erwähnten Beispiel zurück: Wenn Sie Ihr Werkstück gefahrlos bei einem maximalen Vakuumdruck von -65 kPa handhaben, können Sie den Versorgungsdruck noch weiter auf 0,25 MPa (2,5 bar) reduzieren. Dies würde Ihren Luftverbrauch auf 45 l/min (2700 l/Stunde) reduzieren und damit eine beachtliche Energieeinsparung von 43 % liefern.
Größerer Saugerdruchmesser statt höherem Versorgungsdruck
Manche Ingenieure machen den Fehler, dass sie zur Verstärkung der Haltekraft den Versorgungsdruck erhöhen. Das zieht jedoch einen höheren Energieverbrauch und damit zusätzliche Kosten nach sich. Hier besteht tatsächlich eine direkte Proportionalität: Eine Verdopplung des Vakuumdrucks verdoppelt die Haltekraft und auch Ihre Energiekosten.
In manchen Anwendungen kann es stattdessen sinnvoll sein, den Durchmesser der Vakuumsauger zu erhöhen. Bei einer Verdopplung des Saugerdurchmessers vervierfacht sich die Haltekraft; die Energiekosten bleiben jedoch gleich, weil sich der Versorgungsdruck nicht erhöht. Der Preisunterschied zwischen einem Saugerdurchmesser von 20 mm und einem von 40 mm beträgt üblicherweise weniger als 5 EUR.
Vakuumerzeuger mit Energiesparfunktion
Einige Vakuumerzeuger verfügen über einen Vakuumdrucksensor mit Energiesparfunktion – damit kann der Energieverbrauch um bis zu 93 % gesenkt werden. Wie funktioniert das? Nun, zuerst wird der Druckbereich definiert, in dem sich das Werkstück sicher halten lässt, z. B. von -65 bis -55 kPa. Der integrierte Vakuumsensor mit Energiesparfunktion dient dazu, die Druckluftversorgung nach Erreichen des gewünschten Vakuumwerts zu unterbrechen. Die Vakuumerzeugung beginnt erst dann wieder zu laufen, wenn der Druck den niedrigeren Wert unterschreitet – in diesem Fall -55 kPa.
SMC Vakuumeinheit Serie ZK2-A: die geräuscharme und energiesparende Komplettlösung
Eine Vakuum-Handling-Anwendung mit einem herkömmlichen Vakuumerzeuger wird z. B. mit 460 Zyklen pro Stunde, 10 Stunden pro Tag und 250 Tage pro Jahr betrieben. Ein solches System verbraucht jährlich ca. 9.350 m3 Druckluft. Der Einsatz eines Vakuumerzeugers mit Energiesparfunktion senkt den jährlichen Luftverbrauch auf knapp 638 m3 und liefert damit die bereits erwähnte Ersparnis von 93 %. Das Ersparungspotenzial ist bei langzyklischen Anwendungen höher.
Clevere Handhabe mit intelligenten Systemen
Um den größtmöglichen Nutzen aus Ihrem energieeffizienten Vakuum-Handling-System herauszuholen, empfiehlt SMC den Einsatz von intelligenten Vakuumerzeugungssystemen. Eine Mehrfachanschlussplatte mit serieller Übertragung der Signale für Vakuumerzeuger benötigt für den Betrieb keine zusätzlichen Ein- und Ausgabeeinheiten – eine komplexe elektrische Verdrahtung der Ventile und Sensoren wird damit vermieden.
Die Feldbus-Systeme können direkt an die SPS angeschlossen werden. Über die SPS können die Druckwerte, das Verifizieren von Saugen und Lösen sowie die Energiespar- und Ventilschutzfunktion eingestellt und überwacht werden. Mit diesem Konzept erhalten Sie mehr Kontrolle über Ihre Anwendung und wertvollere Daten. Zudem sichern Sie sich eine einfachere Inbetriebnahme und On-Board-Diagnostik sowie eine bequeme Überwachung.
SMC Vakuum-Mehrfachanschluss für Feldbussysteme – Serie ZKJ: Steuern Sie Ihr Vakuum effizient per Fernzugriff
Abbildung rechts: SMC Mehrfachanschlussplatte für Ventil- und Vakuumerzeugerkombination - Serie JSY: Ermöglicht die kombinierte Steuerung Ihrer Ventile & Vakuumerzeuger
Technischer Support
Wenn Sie jemals mit vakuumbasierten Systemen zu tun hatten, dann wissen Sie: Bei einem Vakuum kann es zu unvorhersehbaren Änderungen kommen, denn das Zusammenspiel zwischen Werkstück und Saugnapf variiert je nach Anwendung. Der einzige Weg, verlässliche Ergebnisse zu erzielen, besteht darin, die Dienste eines kompetenten Technologielieferanten in Anspruch zu nehmen. Jemand, der bei Ihnen vor Ort oder in eigenen Labors europaweit Tests durchführen kann. Wenn es um Druck, Volumenstrom, Saugergröße, Anzahl der Saugnäpfe, usw. geht, ist es in Vakuumanwendungen oft eine Frage des Ausprobierens, insbesondere wenn Spezialwerkstücke involviert sind. Warum also nicht die Arbeit den Expertinnen und Experten von SMC überlassen?
Angesichts der weltweit rasch steigenden Energiepreise und der Notwendigkeiten für unseren Planeten kann es sich niemand leisten, jene Energiesparmöglichkeiten außer Acht zu lassen, die ein korrekt eingestelltes und konfiguriertes Vakuum-Handling-System mit sich bringt. Mit der Unterstützung von SMC bekommen Sie Ihre Effizienz in den Griff – versprochen!
