Otázka: Jak odstraňujete ‚výfukový hluk‘ u strojů s vysokým počtem cyklů a zároveň se vyhnete problémům s protitlakem?

Odpověď: Chcete-li odstranit výfukový pneumatický hluk s vysokým hlasitostním úrovní u strojů s vysokým počtem cyklů inženýři musí nahradit standardní, nedostatečně dimenzované nebo ucpané tlumiče zvuku specializovanými vysokoprůtokovými tlumiči zvuku, jejichž průtoková kapacita (hodnota Cv) odpovídá nebo překračuje průtokovou kapacitu výfukového portu řídicího směrového ventilu. Standardní tlumiče zvuku ze sintrované bronzové tkaniny snižují hluk tím, že nutí vzduch procházet mikroskopickými póry, avšak jsou velmi náchylné k ucpaní způsobenému olejem z kompresoru a částicemi kontaminace, což vede k nadměrnému protitlaku. Tento protitlak brání pohybu pístu válce, což má za následek pomalou odezvu aktuatoru, delší cykly a nepravidelný chod stroje. K vyřešení tohoto problému vyberte vysokoprůtokové tlumiče zvuku z porézního plastu (polyethylenu) nebo vícekomorové expanzní tlumiče zvuku. Tyto konstrukce postupně expandují a zpomalují proud vyfukovaného vzduchu, čímž snižují hladinu hluku na bezpečnou úroveň (pod 80 dB), přičemž zároveň udržují otevřenou a nepřekáženou průtokovou dráhu, která zabrání vzniku protitlaku a zachová vysokocyklový výkon vašeho automatizačního zařízení.

Úvod: Skryté nebezpečí hluku pneumatického výfuku

V moderních továrnách s vysokorychlostní automatizací jsou pneumatické systémy pracovními koni výroby a zajišťují miliony cyklů balení, tváření a třídění. Hlavním vedlejším produktem kompresorových systémů je však extrémní hluk. Při přepínání směrové řídicí ventilu se stlačený vzduch uvolňuje přímo do atmosféry. Tento vzduch, který často vystupuje rychlostí nadzvukovou, vyvolává hlasitý, vysokofrekvenční „puknutí“ nebo šum.

Dlouhodobá expozice průmyslovému hluku nejen porušuje předpisy týkající se ochrany zdraví a bezpečnosti (např. omezení 85 dB podle OSHA), ale také způsobuje únavu obsluhy, snižuje produktivitu zaměstnanců a může vést k trvalému poškození sluchu. Z tohoto důvodu jsou tlumiče (nebo tlumiče hluku) standardním požadavkem na všechny průmyslové pneumatické výfukové otvory. Výběr nesprávného tlumiče však může způsobit sekundární, nákladný technický problém: zpětný tlak v pneumatickém systému.

Mechanika pneumatické protitlakové síly

Abychom pochopili, proč je protitlak škodlivý pro stroje s vysokým počtem cyklů, je užitečné podívat se na tlakovou dynamiku uvnitř dvojčinného válce. Aby se válec rychle vyjel, musí stlačený vzduch vstupovat do komory na straně hlavy válce, zatímco vzduch v komoře na straně tyče musí být odváděn co nejrychleji. Cesta pro odvod vzduchu vede pneumatickými potrubími do směrové řídící armatury a dále ven přes výfukový port.

Je-li tlumič nainstalovaný na výfukovém portu armatury omezený nebo ucpaný, působí jako fyzické úzké místo. Vzduch nemůže unikat dostatečně rychle, čímž v odváděné komoře stoupá tlak. Tento jev se nazývá protitlak. Protitlak působí jako brzdící síla proti pohybu pístu válce. Má několik negativních důsledků:

• Pomalější rychlosti poháněcích prvků: tlakový rozdíl napříč pístem se snižuje, čímž klesá zrychlení i koncová rychlost válce.
• Pomalá odezva ventilu: Vysoký protitlak může narušit vnitřní řídicí kanály některých směrových regulačních ventilů, což způsobuje pomalé posunování nebo uvíznutí šoupátka uprostřed zdvihu.
• Zvýšené teplo a opotřebení: Fyzické tření těsnění se zvyšuje, jsou-li těsnění po delší dobu vystavována vysokotlakému tření o stěnu válce, čímž se zkracuje životnost aktuátoru.
• Nepravidelné řazení strojních cyklů: U strojů s vysokým počtem cyklů může zpoždění stahování válce pouhých 50 milisekund narušit celkové časování stroje, což vede k zablokování výrobků a vzniku odpadu.

Analýza technologií tlumičů: materiály a konstrukce

B2B kupující a systémoví integrátoři si mohou vybrat ze tří hlavních technologií tlumičů, z nichž každá má v podmínkách vysokého počtu cyklů odlišné provozní vlastnosti:

• Sinterované bronzové tlumiče: Jedná se o nejběžnější a nejlevnější tlumiče na trhu. Vyrábějí se sléváním malých kuliček z měděno-cínové slitiny za vzniku tuhého, pórovitého kovového prvku. Ačkoli jsou velmi odolné a vysoce odolné vůči mechanickému nárazu, jejich mikropórová struktura působí jako mechanický filtr. Jakýkoli mazací olej, vlhkost nebo pevné částice v potrubí stlačeného vzduchu tyto póry velmi rychle ucpou. U systémů s vysokým počtem cyklů se zpětný tlak sinterovaných bronzových tlumičů může během několika měsíců nepřetržitého provozu zdvojnásobit.
• Pórovité tlumiče z polyethylenu (plastu): Tyto tlumiče využívají lehkého těla z vysoce hustého polyethylenu. Plastový materiál má větší a rovnoměrnější póry než sintrovaný bronz. Tento návrh poskytuje vynikající pohltivost zvuku (často snižuje hluk až o 35 dB) a zároveň nabízí výjimečnou odolnost vůči ucpaní olejem a vlhkostí. Pokud do tlumiče vnikne mlha oleje, může snadno projít většími plastovými póry místo toho, aby se zachytila, což činí pórovitý plast preferovaným standardem pro balicí a montážní stroje s vysokým počtem cyklů.
• Vícekomorové tlumiče s vysokým průtokem / expanzní tlumiče: Pro náročné systémy s obrovskými objemy vzduchu jsou expanzní tlumiče zlatým standardem. Tyto tlumiče s velkým tělem obsahují vnitřní přepážky a expanzní komory. Když rychlý proud vzduchu vstoupí do tlumiče, rozšíří se v první komoře a zpomalí. Poté prochází sekundárními přepážkami, kde se jeho rychlost dále snižuje, než opustí tlumič. Toto postupné zpomalení výrazně snižuje hluk téměř bez jakéhokoli zpětného tlaku, což je ideální pro výfuky válců s velkým průměrem a dlouhým zdvihem.

Jak správně vybrat rozměr tlumiče: Pravidlo palce pro určení rozměru

Aby nedošlo ke zpětnému tlaku, konstruktéři strojů nesmí nikdy volit rozměr tlumiče pouze na základě závitového rozměru výfukového portu ventilu. Mnoho levných ventilů má sice velké porty, ale velmi malé průtočné průřezy – nebo naopak. Jedinou spolehlivou metodou pro výběr rozměru je shoda průtočné kapacity tlumiče (koeficient Cv nebo Kv) s průtočnou kapacitou výfukové dráhy ventilu.

• Zkontrolujte technický list ventilu: Najděte hodnotu Cv výfukové cesty (obvykle porty 3 a 5 u 5/2-cestného ventilu).
• Vyberte tlumič s vyšší hodnotou Cv: Ujistěte se, že vybraný tlumič má jmenovitou průtokovou kapacitu Cv alespoň o 10 až 15 % vyšší než hodnota Cv výfukové cesty ventilu.
• Zohledněte pracovní cykly: U strojů s vysokým počtem cyklů (provoz nad 60 cyklů za minutu) zvyšte bezpečnostní rozpětí rozměru tlumiče na 25 %, aby bylo možné zvládnout rychlý a nepřetržitý objem vzduchu bez omezení způsobeného teplotou.

Řešení potíží a údržba výfukových systémů

Při řešení potíží se strojem, který postupně ztratil rychlost během několika měsíců, by měli technici provádějící údržbu nejdříve zkontrolovat tlumiče:

• Proveďte rychlý test obejití: Dočasně odstraňte tlumič z portu ventilu a spusťte stroj. Pokud se válec okamžitě vrátí ke své původní vysoké rychlosti, je tlumič ucpaný a musí být vyměněn.
• Čištění sinterovaného bronzu: Pokud používáte sinterovaný bronz, tlumič lze odstranit a namočit do odmašťovacího rozpouštědla a poté vyčistit suchým vývěvem zevnitř ven. Nahrazení sinterovaného bronzu porézním plastem je však obvykle cenově výhodnější.
• Zavedení oddělení dvou výfuků: U 5-portových 2-polohových ventilů použijte samostatné tlumiče pro port 3 a port 5. To vám umožní nezávisle nastavit rychlost a hladinu hluku při vysunutí a zasunutí.

Získání vysokovýkonných tlumičů AIRWORK

AIRWORK nabízí komplexní sortiment vysokovýkonných porézních plastových a sinterovaných bronzových tlumičů speciálně navržených pro automatizaci s vysokým počtem cyklů. Naše plastové tlumiče mají dvouvrstvné polyethylénové tělo, které odolává degradaci olejem i strukturálnímu poškození při náhlých tlakových rázech.

Integrací přesných tlumičů AIRWORK do vašich pneumatických řídicích systémů dosáhnete souladu s místními předpisy týkajícími se hluku v životním prostředí a zároveň zajistíte, že vaše stroje pracují s maximální účinností. Chcete-li si prohlédnout celý katalog pneumatických příslušenství, včetně tlumičů pro vysoký průtok, tlumičů uzavíracích ventilů a tlumičů pro rychlé vyfukování, navštivte ještě dnes web jzpnu.com.