Precyzyjne dozowanie z wykorzystaniem pompy dwuśrubowej

Możliwości nowoczesnych napędów doceniła także firma Fristam Pumpen KG z siedzibą w Hamburgu – renomowany producent pomp do zastosowań przenoszenia w różnych sektorach – od przemysłu spożywczego, przez kosmetyczny i farmaceutyczny, po branżę chemiczną. Jako że przedsiębiorstwo wyrosło z przemysłu mleczarskiego, koncentruje się zwłaszcza na tzw. aplikacjach czystych, które muszą spełniać wysokie wymogi higieniczne. Przykładem pomp do takich aplikacji jest seria FDS wykonana z wysokiej jakości stali szlachetnej, która nie tylko jest łatwa w czyszczeniu, ale także pod wieloma względami wyznacza nowe kierunki rozwoju pomp dwuśrubowych.

Wyższa efektywność czyszczenia

Działanie pomp z serii FDS zostało starannie przemyślane, a wszelkie słabe punkty – zawczasu wyeliminowane. Ich konstrukcja podlegała ciągłej optymalizacji aż do momentu, gdy wszystkie jej aspekty, w tym płynność pracy, stabilność temperatury, konserwacja i serwis, zostały dopracowane do perfekcji.

– Ponadto dzięki zastosowaniu systemów napędowych idealnie dopasowanych do naszych pomp udało nam się znacznie zwiększyć wartość dodaną dla użytkownika końcowego – podkreśla René Linck, menedżer produktu w firmie Fristam. – W efekcie nasze pompy dwuśrubowe świetnie sprawdzają się w zadaniach dozowania lepkich i tiksotropowych materiałów. Co więcej, mogą także przejąć zadania czyszczenia na miejscu – i to przy liczbie obrotów do 3600 min^-1.

Dzięki temu nie ma już konieczności stosowania dodatkowej pompy do obsługi procesów czyszczenia. W przeciwieństwie do pomp tłokowych wykorzystywanych dotąd zwykle w zadaniach z zakresu dozowania, w przypadku pomp dwuśrubowych czyszczenie przebiega sprawniej, zwłaszcza że nie trzeba demontować ani samej pompy, ani przewodów dozujących, rur czy dysz.

– Jest to opłacalne zwłaszcza tam, gdzie ze względu na częstą zmianę produktów konieczne jest regularne czyszczenie linii do napełniania, np. wówczas, gdy pierwsza zmiana napełnia saszetki keczupem, a druga – majonezem lub musztardą – wyjaśnia René Linck.

Niełatwe zadanie

Sporym wyzwaniem przy optymalizacji pomp okazało się kapanie podczas napełniania opakowań. Ze względów konstrukcyjnych niemożliwe było bowiem wyeliminowanie szczeliny między śrubami a ścianą wewnętrzną obudowy – odstęp taki jest niezbędny, aby pompa pracowała prawidłowo, a powierzchnia śrub i obudowy nie uległa uszkodzeniu. W przypadku sprężarek tego typu szczelina uszczelniana jest przez wtrysk oleju. W pompach dwuśrubowych zadanie to przejmuje samo transportowane medium. Powoduje to jednak zmianę objętości tłoczonego materiału na obrót w zależności od jego lepkości. Problem ten można rozwiązać, integrując pompę z precyzyjnie regulowanym, a jednocześnie wysoce dynamicznym systemem napędowym, który zapobiega kapaniu medium podczas napełniania. Co więcej, napęd ten pod koniec każdego procesu napełniania zmienia na krótki czas kierunek, co przekłada się na większą precyzję i czystość dozowania.

Zadania stawiane napędom pomp dwuśrubowych w aplikacjach dozowania nie są łatwe: różne media wymagają bowiem zastosowania odpowiednich funkcji przyspieszenia, hamowania i biegu wstecznego, a czasy cyklu są tu bardzo krótkie – pompa w ciągu minuty napełnia średnio do 80 saszetek. Napęd musi więc cechować się bardzo dużą dynamiką.

– Dzięki ścisłej współpracy z naszym wieloletnim partnerem – firmą Yaskawa udało nam się znaleźć rozwiązanie napędowe z nawiązką spełniające te wymogi – cieszy się René Linck.

Cały system napędowy od jednego dostawcy

Jako główny napęd pomp dwuśrubowych wykorzystano serwosilniki z serii Sigma 7 z odpowiednio dobranymi serwowzmacniaczami. Nowoczesne serwonapędy prądu przemiennego o krótkim czasie reakcji przekonały producenta pomp zarówno wysoką rozdzielczością (dzięki zintegrowanym 24-bitowym enkoderom absolutnym), jaki i wysoką dynamiką pracy, która sprawia, że świetnie nadają się one do realizacji wymagających zadań z zakresu pozycjonowania. Każdy napęd z serii Sigma 7 wyposażony jest w funkcję automatycznego tłumienia drgań i częstotliwości rezonansowych maszyn, został zaprojektowany z myślą o długofalowym działaniu i może pracować w temperaturze od 0 do 55°C bez konieczności stosowania dodatkowego chłodzenia. Dzięki kompaktowym wymiarom nie zajmuje dużo miejsca i można go bez trudu zamontować na jednostkach dozujących, które na liniach napełniania mocowane są zwykle na obrotowych stołach indeksujących. Z punktu widzenia projektantów ogromną zaletą serii Sigma 7 jest także duży wybór modeli silników: ich portfolio obejmuje jednostki zasilane napięciem 200 lub 400 V o mocy od 50 W do 15 kW – wszystkie o bardzo niskim poziomie hałasu.

Osią serwo jednostki dozującej steruje kompaktowy system sterowania VIPA SLIO firmy Yaskawa, który można wygodnie programować w oprogramowaniu Step 7 Siemensa, a także – dzięki modułowej budowie – precyzyjnie dostosować do konkretnej aplikacji. Aby zapewnić możliwość wygodnej obsługi procesu dozowania, system został wyposażony w inteligentny panel HMI smartPanel z 7-calowym wyświetlaczem, który umożliwia nie tylko obsługę jednostki dozującej z wykorzystaniem rozbudowanego menu, ale także wizualizację pracy urządzenia.

Wysoka jakość komponentów – w połączeniu z osobistym zaangażowaniem i fachowym wsparciem przy dostosowywaniu systemu do potrzeb producenta – sprawiły, że Yaskawa okazała się wręcz idealnym partnerem do realizacji tego zadania.

– Dzięki współpracy z Yaskawą uzyskaliśmy funkcjonalne, gotowe do wdrożenia rozwiązanie do obsługi naszej jednostki dozującej, i to z jednej ręki – podsumowuje René Linck.