2 Nm bei 1 s/90°: Neue Superschnellläufer regeln raumlufttechnische Anlagen besonders zügig und sicher

Aby regulacja przepływu objętościowego w laboratoriach, pomieszczeniach czystych i bardzo czystych oraz digestoriach przebiegała możliwie najbardziej energooszczędnie i bezpiecznie, stosowane napędy obrotowe muszą spełniać wysokie wymagania. Szczególnie w przypadku klap odgałęzień laboratoryjnych kluczowa jest krótka czas zamknięcia, aby uniknąć niekorzystnych różnic ciśnień w pomieszczeniach i zapobiec narażeniu pracowników na toksyczne opary. (Źródło: Gruner AG)

Im Extremfall müssen Antriebe für Luftabzüge im Laborumfeld Laufzeiten von mindestens 3 s oder weniger aufweisen. Um diese Anforderungen zu erfüllen, hat Gruner vier unterschiedliche Superschnellläufer entwickelt: Zwei Modelle erreichen bei einer Laufzeit von 3 s/90° ein Drehmoment von 10 beziehungsweise 15 Nm, während zwei weitere mit 2 s/90° bei 5 Nm und 1 s/90° bei 2 Nm besonders kurze Reaktionszeiten besitzen. (Quelle: Gruner AG)

Potrzeba momentu obrotowego zależy od różnych czynników, takich jak konstrukcja, łożyska i uszczelki klapek. Zaleta nowych napędów Gruner w zastosowaniu: w porównaniu do podobnych modeli mają o 20 procent wyższy moment obrotowy i niezawodnie regulują także wysokie prędkości powietrza. (Źródło: Gruner AG)

Super-szybcy sprzedawcy wyróżniają się o 20 procent krótszymi czasami zamknięcia i dzięki temu mogą się znacznie lepiej dostosować do zmienionych warunków niż tradycyjne rozwiązania. (Źródło: Gruner AG)

W aplikacjach, w których medium w kanale wentylacyjnym jest silnie zanieczyszczone lub wzbogacone o agresywne media, powinien być stosowany superszybki wyłącznik w połączeniu z GUAC (Gruner Universal Actuator Controller) oraz z czujnikiem statycznym. (Źródło: Gruner AG)

„Największym wyzwaniem podczas rozwoju superszybkich silników było zbudowanie tego komponentu jako części układu sterowania w taki sposób, aby cały system charakteryzował się wysoką stabilnością”, mówi dr inż. Wolfgang Spreitzer, członek zarządu Gruner AG. „Ponadto musieliśmy szczególnie przy bardzo wysokich momentach obrotowych dostosować układ tak, aby zapewnić niezbędną energię do ruchu silnika.” (Źródło: Gruner AG)

Aby regulacja przepływu objętościowego w laboratoriach, pomieszczeniach czystych i higienicznych oraz digestoriach przebiegała możliwie energooszczędnie i bezpiecznie, stosowane napędy obrotowe muszą spełniać wysokie wymagania. Szczególnie w przypadku klap odciągów laboratoryjnych kluczowa jest krótka czas zamknięcia, aby zapobiec niekorzystnym różnicom ciśnień w pomieszczeniach i nie narażać pracowników na działanie toksycznych oparów. Aby zapewnić odpowiednie napędy przy czasach pracy 3 s i mniej oraz zwiększyć niezawodność w tym trudnym środowisku, Gruner AG zmodernizowało swoje portfolio i opracowało cztery nowe, różne superszybkie napędy. Charakteryzują się one w porównaniu do dotychczasowych napędów o 20 procent wyższym momentem obrotowym i o 20 procent szybszą reakcją: oprócz modelu, który przy 2 Nm osiąga 1 s/90°, dostępne są również typy z 5 Nm przy 2 s/90°, 10 Nm przy 3 s/90° i 15 Nm przy 3 s/90°. Mogą one znacznie lepiej dostosować się do zmienionych warunków niż tradycyjne rozwiązania i niezawodnie regulować także wysokie prędkości przepływu powietrza.

„Superszybkie napędy – napędy obrotowe do regulacji klap w systemach HVAC, które mają bardzo krótki czas pracy < 3 s – mogą być stosowane do zmiennej regulacji przepływu objętościowego, aby osiągnąć oszczędność energii przy optymalnym poziomie bezpieczeństwa” – wyjaśnia Dr.-Ing. Wolfgang Spreitzer, członek zarządu Gruner AG. „Nadają się również do różnych regulacji zgodnie z EN 14175 dla certyfikowanych odciągów laboratoryjnych.” Szybkie modele z czasem pracy 5 s – firma Gruner, specjalista od napędów regulacyjnych, oferowała już od dwunastu lat, w tym do tej pory tylko dwa superszybkie napędy. „Rynek jednak się zmienił. Szczególnie w pomieszczeniach czystych i higienicznych lub laboratoriach istnieje zapotrzebowanie na typy, które zapewniają wyższe momenty obrotowe przy krótszych czasach pracy oraz średnie momenty obrotowe przy bardzo krótkich czasach pracy” – dodaje Spreitzer.

Te modele są kluczowym elementem do bezpiecznego i precyzyjnego sterowania zarówno dopływem i odciągiem powietrza, jak i odciąganiem digestoriów. W ten sposób napędy zapewniają, że w żadnym momencie nie powstają niekorzystne różnice ciśnień – co jest ważnym warunkiem zapewnienia bezpieczeństwa pracy na odciągach laboratoryjnych oraz ochrony pracowników przed dodatkowymi toksycznymi oparami. Ponadto, szczególnie w produkcji leków, konieczne jest szybkie i wysokoprecyzyjne ustawianie objętości lub ciśnienia powietrza, ponieważ w kaskadowych obszarach istnieje ryzyko skażenia leków.

Bezpieczne sterowanie wysokimi prędkościami powietrza

W ekstremalnych przypadkach napędy do odciągów powietrza w środowisku laboratoryjnym muszą mieć czasy pracy co najmniej 3 s lub krótsze. Aby spełnić te wymagania, Gruner opracowało cztery różne superszybkie napędy: dwa modele osiągają moment obrotowy 10 lub 15 Nm przy czasie pracy 3 s/90°, podczas gdy dwa kolejne z czasem 2 s/90° przy 5 Nm i 1 s/90° przy 2 Nm charakteryzują się szczególnie krótkimi czasami reakcji. „W niektórych przypadkach wymagane są jeszcze krótsze czasy pracy, które dotychczas realizowano za pomocą napędów pneumatycznych” – wyjaśnia Spreitzer. „W szczególności tutaj superszybki napęd z czasem 1 s/90° może być stosowany. Dzięki temu można zaprojektować instalację w bardziej korzystny sposób, przy jednoczesnym zachowaniu bezpieczeństwa operacyjnego.”

Wszystkie nowe modele Gruner wyróżniają się specjalnymi silnikami z nowo zaprojektowanym przekładnią, bezszczotkowymi silnikami wewnętrznymi oraz zaawansowanymi algorytmami sterowania, które łącznie zapewniają wyjątkowo długą żywotność na poziomie 100 000 pełnych cykli lub 1 500 000 cykli częściowych. Dzięki zastosowaniu bezszczotkowego silnika wewnętrznego uzyskuje się bardzo wysoką gęstość momentu obrotowego przy dużej prędkości obrotowej. „Wyższe momenty obrotowe są potrzebne, aby przy dużych prędkościach powietrza bezpiecznie poruszać listwą klapy. Można to porównać do skrzydła samolotu” – wyjaśnia Spreitzer. „Przepływające powietrze generuje unoszenie, które poprzez łożyska klapy jest zamieniane na ruch obrotowy, wywołując moment obrotowy przeciwny do kierunku otwarcia.”

Bezpieczny, stabilny system nawet przy wysokich momentach obrotowych

Zapotrzebowanie na moment obrotowy zależy od różnych czynników, takich jak konstrukcja klapy, łożyska i uszczelnienia. Na przykład, szczególnie duża klapa żaluzjowa o wymiarach 100 x 120 cm i przepływie powietrza przy zamkniętej klapie (zgodnie z EN 1751, testowe ciśnienie do 2000 Pa w klasie 4) wymaga momentu zerwania co najmniej 20 Nm. Jest on zapewniany przez model 227CS-024-15B – model z momentem 15 Nm przy czasie pracy 3 s/90°, ponieważ superszybkie napędy Gruner zazwyczaj mają moment zerwania o 35 procent wyższy od momentu znamionowego. „Największym wyzwaniem przy opracowywaniu superszybkich napędów było zbudowanie takiego elementu jako części systemu regulacji, aby cały system był stabilny” – wyjaśnia Spreitzer. „Dodatkowo musieliśmy dostosować układ sterowania do bardzo wysokich momentów, aby zapewnić dostępność energii potrzebnej do ruchu silnika.”

Najnowsze napędy nie tylko osiągają o 20 procent wyższy moment obrotowy od porównywalnych rozwiązań, ale także mają o 20 procent krótszy czas pracy. Dzięki temu można szybko reagować na zmieniające się wymagania systemu wentylacji i zapewnić ciągłe bezpieczeństwo operacyjne. Krótkie czasy reakcji uzyskuje się dzięki precyzyjnemu dopasowaniu mechanicznego przekładni, silnika wewnętrznego i algorytmów sterowania.

Statyczny czujnik w przypadku zanieczyszczonych, agresywnych mediów

W związku z tym, że w niektórych zastosowaniach potrzebne są różne kąty obrotu, superszybkie napędy charakteryzują się również skalowalną dokładnością regulacji: standardowo napędy Gruner są dostarczane z kątem obrotu 90°, który można jednak zawsze zmniejszyć. Aby zachować rozdzielczość 10 V, można ją dostosować do zmienionego kąta. Dodatkowo zintegrowano wyłącznik bezpieczeństwa, który zapewnia, że przekładnia nie ulegnie uszkodzeniu podczas ręcznego wyłączenia. Wyłącznik odłącza silnik, gdy przycisk ręcznego wyłączenia jest wciśnięty.

W zastosowaniach, w których medium w kanale wentylacyjnym jest mocno zanieczyszczone lub zawiera agresywne substancje, superszybki napęd powinien być stosowany w połączeniu z GUAC (Gruner Universal Actuator Controller) oraz z czujnikiem statycznym. Element czujnika nie jest przepuszczany przez medium i tym samym nie może zostać uszkodzony. Jednak ta komponenta ma także inne zalety: jest niezależna od położenia, dzięki czemu klapa wentylacyjna nie musi być kalibrowana pod kątem montażu. W ten sposób eliminuje się potencjalne źródło błędów. „Ponadto charakteryzuje się wysoką stabilnością długoterminową, co oznacza, że nie wymaga cyklicznej kalibracji” – wyjaśnia Spreitzer. „Szczególnie w pomieszczeniach czystych, na przykład w produkcji leków czy układów scalonych, jest to trudne, ponieważ proces ten nie może być przeprowadzany podczas pracy.”