Správa nášho partnera Maier Heidenheim o spoločnom projekte:

Premiešané a uložené

Spoločnosť PTM mechatronics vyvinula efektívne riešenie pre spoločnosti, ktoré musia miešať kvapaliny vo veľkom počte nádob v podmienkach Atex. Namiesto jedného miešadla na každú nádobu sa inštaluje pojazdný vzduchový motor, ktorý uchopí jednotlivé miešacie tyče. Táto inovácia, ktorá šetrí náklady, bola možná vďaka podpore špecialistu na rotačné zväzky Christiana Maiera.

Každý, kto navštívi spoločnosť PTM mechatronics GmbH v Egenhofene, sa ocitne v pokojnom vidieckom prostredí medzi Augsburgom a Mníchovom. Idyla a inovácie sa tu však navzájom nevylučujú - veď spoločnosť, ktorá bola založená v roku 1988, je jedným z najvyhľadávanejších špecializovaných dodávateľov pneumatických motorov a chápačov na použitie v špeciálnych podmienkach. Pneumatické motory na použitie v oblastiach s nebezpečenstvom výbuchu, napríklad pri výrobe chemikálií a farieb, pohony odolné voči morskej vode na použitie na vrtných plošinách alebo v potápačských zariadeniach, motory z nehrdzavejúcej ocele pre miešadlá v potravinárskej výrobe a chápadlá pre rôzne aplikácie od robotov až po čisté priestory: výrobky a riešenia spoločnosti PTM mechatronics sa vo všetkých týchto trhových medzerách tešia prvotriednej povesti. „Hlavnými výhodami vzduchových motorov oproti elektrickým motorom je, že nedochádza k iskreniu a materiál sa dá optimálne prispôsobiť požiadavkám aplikácie,“ vysvetľuje Carsten Angermeyer, majiteľ a konateľ spoločnosti PTM mechatronics.

Radiálny piestový motor na použitie pri miešaní v nevýbušnom prostredí

Jednou zo špecialít spoločnosti je technológia motorov: namiesto lamelových motorov používa PTM mechatronics vzduchové motory s radiálnymi piestami, ktoré sú usporiadané okolo hnacieho hriadeľa podobne ako radiálne motory a otáčajú sa pomocou ovládania rotačných lamiel. Táto konštrukcia ponúka používateľovi dve významné výhody: vysoké krútiace momenty možno dosiahnuť aj pri nízkych otáčkach a spotreba stlačeného vzduchu je v porovnaní s lamelovým motorom až o 90 % nižšia. „Naše radiálne piestové motory sa skutočne uplatnia, keď ide o miešadlá v prostredí s nebezpečenstvom výbuchu,“ hovorí Angermeyer. Silný krútiaci moment umožňuje miešať aj viskóznejšie látky a nízka spotreba stlačeného vzduchu vedie k vysokým úsporám nákladov na energiu pri často potrebnej nepretržitej prevádzke.
Spoločnosti často skladujú veľké množstvo nádob s kvapalinami, ktoré je potrebné v určitých intervaloch premiešavať - napríklad pri miešaní farieb, chemikálií alebo vôní. V takýchto prípadoch by bol nákup kompletného miešadla pre každú nádobu pre spoločnosť neúmerne nákladný. Spoločnosť PTM mechatronics vyvinula účinnú koncepciu na základe projektu zákazníka, ktorý mal presne takúto konšteláciu: mal sa použiť jediný motor, namontovaný na automaticky sa pohybujúcom zariadení a vybavený pneumatickým trojčelisťovým uchopovačom na hnacom hriadeli. Motor sa striedavo umiestňuje nad nádobu, uchopí v nej zavesenú miešaciu tyč, mieša kvapalinu počas stanoveného času a potom sa presunie k ďalšej nádobe.

Rotačný priechod umožňuje prenos energie na rotujúce chápadlo

To postavilo mechatroniku PTM pred zložitú úlohu: keďže rotujúce chápadlo je pripojené k hnaciemu hriadeľu, stlačený vzduch sa musel privádzať do rotujúceho dutého hriadeľa cez ventil na pevnom kryte hriadeľa. Na tento účel je potrebná rotačná spojka - technicky náročný výrobok, ktorý spoločnosť Christian Maier GmbH & Co. KG v Heidenheime v južnom Nemecku sa špecializuje na vývoj a výrobu.
„Vzhľadom na technické rámcové podmienky bolo rýchlo jasné, že tu neprichádza do úvahy žiadne štandardné riešenie,“ spomína Florian Maier, konateľ spoločnosti Christian Maier. Zatiaľ čo špecifikácie pre geometriu motora sa dali realizovať konštrukčnými úpravami, pre použitie v prostredí s ochranou proti výbuchu bolo potrebné väčšie úsilie. Tam je povolené používať len zariadenia s certifikátom Atex, ktorý sa udeľuje až po úspešnom absolvovaní rozsiahlych sérií testov.
Po tom, čo prvý prototyp ukázal, že interakcia medzi rotačným zväzkom Maier a motormi a uchopovacou jednotkou PTM funguje, sa v spoločnosti Christian Maier začal postup posudzovania zhody.
„Keďže v našom sortimente už máme rotačné spojky s certifikátom Atex, mohli sme využiť existujúce skúsenosti,“ uvádza Florian Maier.

Úspešná certifikácia Atex

Museli sa vykonať rozsiahle testy, aby sa zabezpečilo a zdokumentovalo, že rotujúci zväzok nespôsobuje prehriatie alebo iskrenie. Konkrétne to znamenalo teplotnú triedu T3 v kategórii Atex 2G:
Christian Maier musel zabezpečiť takú bezpečnosť konštrukcie, aby povrchová teplota rotujúceho zväzku nikdy neprekročila 200 stupňov Celzia mínus bezpečnostná rezerva. „Tento limit platí aj pre extrémne situácie, keď sa vyskytnú predvídateľné poruchy,“ hovorí Florian Maier.
Pomocou teplotných snímačov sa vykonali príslušné testy a okrem iného sa zámerne poškodili ložiská, aby sa určilo teplotné správanie rotujúceho zväzku. Výsledok: aj za najnepriaznivejších podmienok zostala povrchová teplota súčiastky hlboko pod kritickým rozsahom. To uvoľnilo cestu k predloženiu dokumentov a protokolov spoločnosti TÜV Süd, ktorá následne vydala posúdenie bezpečnosti a schválenie Atex pre rotačný zväzok.

Minimalizované straty trením

V rámci testov sa optimalizoval aj pomer tesnosti a strát trením. Hoci vysoký prítlak na tesnenie vedie k maximálnej tesnosti, zvyšuje odpor chodu hriadeľa v rotačnom spojení. Na nastavenie kontaktného tlaku tesnenia sa použili pružiny tak, aby sa minimalizoval trecí odpor, a tým aj spotreba energie pri zachovaní tesniacej funkcie.
Vďaka kombinácii vzduchového motora, rotačného spojenia a trojčeľusťového chápadla má teraz spoločnosť PTM mechatronics k dispozícii účinnú koncepciu pre podniky, ktoré predtým museli investovať do veľkého počtu miešadiel alebo museli ručne riadiť zmenu používania jednotlivých miešadiel menej hospodárnym spôsobom. „Naše riešenie umožňuje automatizovať miešanie 20, 50 alebo aj viac nádob,“ hovorí Carsten Angermeyer, konateľ spoločnosti PTM, a zhŕňa výhody. Vďaka certifikácii Atex možno systémy ľahko inštalovať aj v chemickej alebo lakovníckej výrobe.

Prenos koncepcie do iných odvetví

Po pozitívnej odozve prvých projektov vynálezcovia z PTM mechatronics a Christian Maier už myslia o krok vpred. S podobnými konšteláciami, v ktorých je potrebné miešať kvapaliny vo veľkom počte nádob, sa možno stretnúť aj v potravinárskom priemysle - napríklad pri výrobe mliečnych výrobkov alebo nápojov.
„V tomto prípade musia miešadlá zvyčajne spĺňať normu FDA pre styk s potravinami, čo sa dá veľmi dobre realizovať pomocou pohonov na stlačený vzduch,“ hovorí Carsten Angermeyer. Dobrá spolupráca s Christianom Maierom sa potom v prípade potreby môže v budúcnosti rozšíriť na zostavy schválené FDA.