Univerza v Ljubljani Fakulteta za strojništvo OPL issn 1318 - 7279 december 21 / 2015 / 6 POCLAIN Hydraulics o 100 let podjetja Yaskawa Electric Corporation o Digitalna hidravlika o Karakteristike hidravličnih batnih ventilov o Optimiranje tehnologije o Učinkovitost pnevmatičnih sistemov r Letalstvo o Podjetja predstavljajo IMI ñ'.-JMHI ■■j SICK Sensor Intelligence. ^ omRon t/ DISTRIBUTOR ElMnenti in sistemi»industrijsko avtomatizacijo OfHEGH Rexroth Bosch Group Zastopstvo ■w ^flík" - M Jr i n. J S - -' iT ]j! : „ Room Ergonomija Vitka proizvodnja Fleksibilna avtomatizacija 4>poclain Hydraulics VSEBINA Impresum Beseda uredništva ■ DOGODKI - POROČILA - VESTI ■ NOVICE - ZANIMIVOSTI Seznam oglaševalcev Znanstvene in strokovne prireditve 417 417 422 428 497 Naslovna stran: Poclain Hydraulics, d.o.o. Industrijska ulica 2, 4226 Žiri Tel.: +386 (04) 51 59 100 Fax: +386 (04) 51 59 122 e-mail: info-slovenia@ poclain-hydraulics.com internet: www.poclain--hydraulics.com OPL Avtomatizacija, d. o. o. BOSCH Automation Koncesionar za Slovenijo IOC Trzin, Dobrave 2 SI-1236 Trzin Tel.: + (0)1 560 22 40 Fax: + (0)1 562 12 50 FESTO, d. o. o. IOC Trzin, Blatnica 8 SI-1236 Trzin Tel.: + (0)1 530 21 10 Fax: + (0)1 530 21 25 OLMA, d. d., Ljubljana Poljska pot 2, 1000 Ljubljana Tel.: + (0)1 58 73 600 Fax: + (0)1 54 63 200 e-mail: komerciala@ olma.si PARKER HANNIFIN Corporation Podružnica v Novem mestu Velika Bučna vas 1 8000 Novo mesto Tel.: + (0)7 337 66 50 Fax: + (0)7 337 66 51 IMI INTERNATIONAL, d. o. o. (P.E.) NORGREN HERION Alpska cesta 37B 4248 Lesce Tel.: + (0)4 531 75 50 Fax: + (0)4 531 75 55 SICK, d. o. o. Cesta dveh cesarjev 403 2000 Maribor Tel.: + (0)1 47 69 990 Fax: + (0)1 47 69 946 e-mail: office@sick.si www.sick.si MIEL Elektronika, d. o. o. Efenkova cesta 61, 3320 Velenje Tel: +386 3 898 57 50 Fax: +386 3 898 57 60 www.miel.si www.omron-automation. com VISTA Hidravlika, d. o. o. Kosovelova ulica 14, 4226 Žiri Tel.: 04 5050 600 Faks: 04 5191 900 www.vista-hidravlika.si OMEGA AIR, d. o. o., Ljubljana Cesta Dolomitskega odreda 10 1000 Ljubljana T + 386 (0)1 200 68 63 F + 386 (0)1 200 68 50 www.omega-air.si ■V-GSI-It OPL ^POCUIN • Optimiranje tehnologije • Podjetja predstavljajo OPL ■ OBLETNICA Miha DEBEVEC: 100 let podjetja Yaskawa Electric Corporation ■ DIGITALNA HIDRAVLIKA Rudolf SCHEIDL: Hydraulic Switching Control for Modern Drives and Actuators 438 ■ HIDRAVLIČNI VENTILI Ergonomija Vitka proizvodnja Fleksibilna avtomatizacija Alen LJOKI, Jakob PINTAR, Jan RAK, Franc MAJDIC, Anže CELIK: Modeliranje in simulacije tokovnih karakteristik hidravličnih batnih ventilov ■ OPTIMIZACIJA POVRTAVANJA Peter ENIKO, Davorin KRAMAR: Optimiranje tehnologije izdelave v redni proizvodnji ■ PNEVMATIKA Dragica NOE: Energijska učinkovitost pnevmatičnih sistemov -poraba energije in stroški ■ LETALSTVO Aleksander ČIČEROV: Združeni narodi in Mednarodna organizacija civilnega letalstva - ob rob 70. obletnici ustanovitve Organizacije združenih narodov ■ AKTUALNO IZ INDUSTRIJE Elektroprevodna obloga E-CTFE (Halar®) (CINKARNA) Krilni zasučni valj DRVS (FESTO) Varnostne rešitve »Pripravljeno za uporabo« (MIEL Elektronika) Servomotor z vgrajenim regulatorjem (MIEL Elektronika) ■ NOVOSTI NA TRGU Odstranjevanje vode in trdnih delcev iz dizelskih goriv (HYDAC) B & R Power Panel C70 Starting kit (PS) Svetlobne varnostne zavese DeTec4 Core Ex za eksplozivna okolja (SICK) ■ PODJETJA PREDSTAVLJAJO Roboti Staubli v prehrambni in živilski industriji (DOMEL) Zakaj je veriga pristala v smeteh (HENNLICH) Sterilizacija stisnjenega zraka s filtracijo (OMEGA AIR) ■ LITERATURA - STANDARDI - PRIPOROČILA Frankfurt po Frankfurtu Nove knjige ■ PROGRAMSKA OPREMA - SPLETNE STRANI Zanimivosti na spletnih straneh 418 440 452 462 470 478 482 483 484 485 486 487 488 490 492 494 496 496 498 Ventil 21 /2015/ 6 415 7279 JJJU let podjetja Yaskawa Electric Corporation ONE V v NDUSTRIJSKE ROBOTIKE Ste se vprašali kaj vse lahko naredimo z robotom? S tem vprašanjem se srečujemo tudi snovalci dogodka Dnevi industrijske robotike - DIR 2016, ki se trudimo prikazati kaj vse so zmožni sodobni roboti. DIR bo tako potekal od 4. do 8. aprila 2016 na Fakulteti za elektrotehniko in bo razdeljen na več sklopov. Kot že nekaj let, je pred samim dogodkom študentsko tekmovanje RobotChallenge, katerega tematika bo v načrtovanju robotskih celic v okolju RobotStudio, prijavite se. Prvi dan dogodka bomo prisluhnili strokovnjakom, ti nam bodo preko zanimivih predavanj posredovali znanje o robotiki. Na DIR-u 2016 bomo pripravili vrsto zanimivih aplikacij. Med drugim se boste lahko pomerili v metanju pikada proti robotu ali pa se sproščali, medtem ko vas bo masiral robot. Nismo pozabili tudi na industrijske aplikacije, kot sta robotsko polnjenje epruvet in spa-jkanje. V vseh teh aplikacijah bodo udeleženci* dejavno vključeni. Zato vas vse bralce revije Ventil vabimo, da se nam pridružite na Dnevih industrijske robotike, ali si kot obiskovalci od blizu ogledate delovanje robota pri različnih opravilih**. Vedno smo veseli dobrega odziva industrijskih partnerjev, kontaktirajte nas. *Udeleženci so lahko študentje katerekoli fakultete ali univerze. Udeleženci: se podrobno seznanijo z delovanjem robotov. Število mest je omejeno, zato priporočamo čimprejšnjo prijavo. S tem je aplikacija z animatorji na voljo prijavitelju ob definirani uri. Študentje organizatorji prilagodimo kompleksnost predstavitve predznanju slušatelja, specifično predznanje ni zahtevano. ZLATI POKROVITELJI □rls m Iskra pió* Industrial equipment manufacturer Trubarjeva cesta 5 SI -8310 ŠENTJERNEJ BRINOX ISKRAEMECO + flKtJl typQFTTt SREBRNI POKROVITELJI R□BÜTEH BRONASTI POKROVITELJI tipteh svet ELEKTRONIKE / i svet T nMMMSKizimimc **Sam ogled celotnega programa DIR za vse obiskovalce je možen v popoldanskem času brez najave, vstop je brezplačen. Do zapolnitve so lepo vabljene tudi skupine srednjih ali osnovnih šol. Več informacij o prijavah in samem dogodku lahko najdete na spletni strani www.dnevirobotike.si. UVODNIK © Ventil 21 (2015) 6. Tiskano v Sloveniji. Vse pravice pridržan e. © Ventil 21 (2015) 6. Printed in Slov/eni a. All rights reserved. Impresum Internet: http://www. revija-ventil.si e-mail: ventil@fs.unMj.si ISSN 1318-7279 UDK 62-82 + 62-85 + 62-31/-33 + 681.523 2497.12) VENTIL - revija za fluidno tehniko, avtomatizacijo in mehatroniko -Journal for Fluid Power,Automation and Mechatronics Letnik 21 Volume Letnica 21015 Year Številka 6 Number Revija je skupno cj/asS/co Slovenskega društva za fluidno tehniko in FluIdne tehnike pri Združenju kovinske industrije Gospodarske zbornice Slovenije. Izhaja šeslkrat letno. Ustproeitelja: SDFk in GZS -ZKI-FT Izdajatelj: Univerza v Ljulljani, Ff kulteta za strojništvo Glavni in odgevomi urednik: prof. da Jetez TUŠEK Pomočnik urednik a: mag. Anton STUŠEK Tehnični urednik: Ooman PUTRiH Znanstven-strokovni svet: prof. dr MajaATANASL)EVIČ-KUNC,FE Lj ubljana izr. prod. d r. Iven BAISIA, FS Ljubljana dor. dr. Andrej BOMBAČ, FS Ljubljana prof. dr. Pete t BUTALA, FS Ljubljana prof. dr. Aleeender CZINKI, Fachfochschule Aschaffenburg, ZR Nemčija don. dr. Edvard DETFČPK, FS MMlaritjor prof. dr. Janez MACI, FS Ljubljana prof. dr. Jože DUHOVNIK, FS [.jjubljana prof. dr. Niko HERAKOVIČ, FS Ljubljana marg. FranfJEPOMEN,GZS-ZIK[-FT ,je upokojen proiF dr. Roman KAMNIK, UE Ljubljana prof. cd r. Peter KOPACEK, TU Dunaj Avstriji mag. Milan KOPAČ, POCLAIN dnDRAULICS,Žiri izr. prof. di. Darko LOVAEC, FS Maribor izr. prof. dr.Santi-go T PUENTE MENDEZ, University of Alicante, Špikita doc. dr. Franc MAJDIČ, FS l/ubljana prof. dr. Hubertus MSRREVHOFr, RWTH Aachen,ZR Nemčija prof. dr. Gojko NIKOLIC, Univerza v Zagrebu, Hrvaška izr prof. dr. Dragica NOE, FS LfuSljana dr. Jože PEZDIRNIK, FA Ljubljana H Mattin PIVK, univ dipl. inž., Šola zna strojništvo, Škofja Loka prof. dr Alojz SLUGA, FS Ljubljuna janez ŠKRLEc, inž., Obrtno-ponljetniška ^jecornica Slovenije prof dr. Brane ŠIROK, FS Ljubljana prof. dr. Željko ŠITUM, Uakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb, Hrvaška^ prof. (rr. Janez TUŠEK, FS Ljublpana prof. dr. Hironao YAMADA, Gifu University, Japonska Oblikoannje naslovniue: Miloš NAROBE OblVgvanje oglasov: Narvbe Studio, d.o.o., Ljubljana Lektorira fe: Marjeta HUMAR, prof., Brigita OREL Računalniška obdelava in grafifna priprava za tisk: Grafex d. o. o., Izlake Tisk: PRESENT, d. o. o., Ljubljana Marketing in diotpibucija: Roman PUTRIH l°aslov izdajatelja in uredništva: UL, Fakultate za ktrojništvo - Uredništvo revije VENTIL Aškeitfva 6, POB 3ST4, l(j)00 Ljubljana Telefon: t- (0) 14771-704,faks: + (0) 1 2518-567 in + (0) 14771-772 Naklada: 1500 izvodov Cena: 4,00 EUR - letna naročnina 24,00 EUR Revijo sofinacira Javna agencija za raziskovalno dejavnostv Repullika llovenije (ARRS). Revija Ventil je indeksirana v podatkovni bazi INSPEC. Na podlagi 25. člena Zakona o davku na dodano vrednost spa da revijn mnd izdelke,za katere se plačuje 9,e-odstotni daven na dodaao vrenlnost. internacionalizacija univerze Vodstvo ljubljanske univerze in vodstva njenih članic so ee odbdilv, da se ivternacionalzira-jo. Napovedali so mednarodne razpise za učiteljska mesta ie druge pomembne Cunkcije ter delovan?e v smeci dviga univerze na medna-rodnh lestvicah kakovosti. To je pohvalno, a žal. nekap desettetij prepozno. Kat pa jomeni besoda univeoza? Ze iz otooo-negc pomena te bestde se jasno vidi dc gre za cel stoi vesolje in ne ca lokal.no dejavnost. Ne vem, zakat šeole sedat n z najavo, 'ker bi to motalo bitl že dolgo poosem samoumevno. Toda pri tem nastopi nekaj pomembnih vpra-ranj. Ali bom o sprem enili. zakoaedajo in ¡pravilnike, da te bo na primer na redro em študiju lahko pineda va lo e tujih eezikh a¡i pa bomo delovaji balkansko, °nz smo navzjeni. In drugo ce bolj pomcmbno vprašanje: kakšne stookovnjake bomo debili iz tujine, da bodo prišli v tlovencki prostor predavat na univerzo za pbčilo, vjjv sedat o oejaoi.? Mislim, da sta to dve zelo pomembni vprašanji, na kateri je treba najti o ag ovor. Da na ne b o zgodilo ic nomo preprosto verjeli in zaupai aerje tujec,pe pač bojai kot comavaredaoateij. Zd dvtg sleventkh univerz na svetovnih lestviaah kakovosti bo treba postoriti mnogo stoaei. Morda za ocenjevanje niso nakbnjena našemu načinu dela in naši sedanji situaciji. Trvba bo pridobiti tuja vtudentei tuje predavatelje, med-dajokne nagrajence - ost do Nobelorih, objaolcati o pres^nh revijah, ki so tkoraj izklvučno v angtešlrem jeziku, pridobivati mednarodne inovacije ¡n patente. Z dejavnostjo, kot je opírana, bom o na lestvíclkakovosti v svetovnem merili napredovali. Kako pa bo takšna univerza služila aleovcskemu prostoru, slo venski Industrij r, kutiu rv prebívalstvu itd.? ¡ Poglej m o svmo na tistl det unioeaze, ki pokriva tetniko. Ze wdajje znano, da je lažje priti de referenc za izootitov a n atoe v piravjvm člankov o se tako ea^eo-te revije ko t razlskooa ti in delati na praktičnih pcoblemlh za indurtrj.o. Očitno se bo iinCNI čitalnik kartic NOVICE - ZANIMIVOSTI Prof. dr. Jože Vižintin prejel častno priznanje zaslužni profesor Univerze v Ljubljani Upokojeni profesor Fakultete za strojništvo prof. dr. Jože Vižintin je prejel častno priznanje zaslužni profesor Univerze v Ljubljani. V zahvalnem nagovoru se je dotaknil delovanja človeka v preteklosti s pogledom v prihodnost in zaključil z mislijo: »Soustvarjanje je ključna beseda v tem tisočletju. Vse, kar delamo in kar bomo delali jutri, zahteva povezovanje, celostno gledanje, povezano in celostno ravnanje.« Zaslužni prof. dr. Jože Vižintin je že celo življenje zapisan strojništvu. Na Fakulteti za strojništvo je diplomiral leta 1972 in doktoriral leta 1978. V rednega profesorja je bil izvoljen leta 1995. Na Fakulteti za strojništvo je ustanovil Center za tribologijo in tehnično diagnostiko ter Katedro za tribologijo in sisteme vzdrževanja. Štiri leta je bil prorektor za raziskovalno delo Univerze v Ljubljani in ustanovitelj Inovacijsko-razvojnega inštituta Univerze v Ljubljani. Ustanovil je Društvo za tribologijo Slovenije in bil njegov predsednik 28 let. Je so- Zahvalni nagovor zasl. prof. dr. Jožeta Vižintina (foto: IFP d. o. o.) ustanovitelj Inženirske akademije Slovenije, ki ji je dvakrat tudi predsedoval. Sedaj opravlja funkcijo glavnega tajnika Akademije. Za svoje delo je dobil več nagrad: Zoisovo priznanje in Zoisovo nagrado za vrhunske znanstvene do- sežke na področju strojništva, zlato plaketo Univerze v Ljubljani, nagrado ameriškega združenja inženirjev ASME, Society of Tribologists and Lubrication Engineers (STLE) mu je podelila naziv Fellow. www.fs.uni-ij.si 436 Ventil 21 /2015/ 6 436 ( boiic in u spesno novo (et0 Pirnas and a -Happy New Year JOURNAL FOR FLUID POWER, AUTOMATION AND MECHATRONICS NOVICE - ZANIMIVOSTI IFAM & INTRONIKA Slovenija 2016 Specializirana B2B sejemska prireditev, ki bo potekala v času od 27. do 29 .januarja 2016 v Celju, letno privabi okoli 2500 strokovnih obiskovalcev iz sosednjih držav in Slovenije. Sejma se udeleži okoli 60 razstavljavcev iz šestih držav: iz Avstrije, Madžarske, Italije, Belgije, Srbije in Slovenije. Ti predstavijo proizvode in storitve 100 različnih blagovnih znamk veči- noma iz naslednjih segmentov: - avtomatizacija (36), - industrijska avtomatizacija (25), - robotika (14), - proizvodna informatika (8), - meritve, testiranja in kontrola (21), - sistemi kontrole (15), - računalniški vid (8), - montaža in operativna tehnologija (4). Tudi letos organiziramo bogat strokovni program, v katerem vam bodo priznani strokovnjaki na t. i. Business Forumu prikazali rešitve in uspešno zaključene projekte. V okviru strokovnega sejma IFAM & INTRONIKA bomo organizirali že drugi Salon električnih vozil, skuterjev, koles in dodatne opreme. V hali L1, kjer bo razstava e-mobilnosti, bomo omogočili tudi testne vožnje! www.icm.si Znanstvene in strokovne prireditve 10. IFK - Internationale Fluidtechnische Koloquium - 10. mednarodni kolokvij o fluidni tehniki 8. - 10. 03. 2016 Dresden, BRD Organizatorja: - Verein zur Fönderung der Fluidtechnik eV., Dresden - TU Dresden (IFD) Informacije: www.ifk2016.com 9. Kolloquium Mobilhydraulik - Call for Papers - 9. Kolokvij o mobilni hidravliki - vabilo za prispevke 22. in 23. 09. 2016 Karlsruhe, BRD Organizatorji: - VDMA - Fachverbände Bau- und Baustoffmaschinen; Fluidtechnik und Landtechnik - Lehrstuhl für Mobile Arbeitsmaschinen am Karlsruher Institut für Technologie - Institut für mobile Maschinen und Nutzfahrzeuge an der TU Braunschweig - Wissenschaftlicher Verein für Mobile Arbeitsmaschinen WVMA eV. Informacije: www.fast.kit.edu/mobima 8. Instandhaltungs- und Servicetagung - 8. Srečanje o vzdrževanju in servisu hidravličnih naprav 29. in 30. 10. 2016 Weiterstadt, BRD Organizator: - Internationale Hydraulik Akademie (IHA) Informacije: www.hydraulik-academie.de 438 Ventil 21 /2015/ 6 438 NOVICE - ZANIMIVOSTI SPS, SRIP in svetovni razvojni trendi Ali bodo usmeritve slovenske Strategije pametne specializacije med izvajanjem sledile svetovnim tehnološkim trendom? je namreč žirija strokovnjakov pri Svetovnem gospodarskem forumu (Meta-Council, metasvet) identificirala deset najpomembnejših tehnoloških usmeritev, ki bodo intenzivno spreminjale življenje in industrijo. Strategija pametne specializacije (SPS) je v svojem nastajanju v treh letih precej spreminjala nabor perspektivnih in fokusnih področij. Do leta 2020 in še naprej, kot to nakazujejo začetki oblikovanja devetih Strateško razvojnih inovacijskih partnerstev (SRIP), se bodo tehnologije pomembno prepletale, predvsem s poudarkom na multidisciplinarnosti. Strokovnjaki pri Svetovnem gospodarskem forumu želijo s tem pripomoči k zmanjševanju vrzeli pri naložbah in regulativi ter izboljšati razumevanje tehnološke prihodnosti. Med hitro rastoče tehnologije se že nekaj časa uvrščajo rešitve na izbranih področjih in jih umeščajo v lastne razvojnoraziskovalne politike. Izbrane tehnologije sčasoma postajajo del prioritetnih področij, ki jih napredne države integrirajo v strategije pametnih specializacij. Od učinkovitosti inovacij na teh področjih bo odvisen gospodarski in industrijski razvoj vsake napredne države. V naši SPS smo se odločili za oblikovanje Strateških razvojno inovacijskih partnerstev (SRIP), za vertikalne verige vrednosti in za horizontalne mreže. V okviru tega naj bi bilo zajeto vse, kar se ta trenutek zdi perspektivno in za Slovenijo koristno. Usmerili smo se v pametna mesta, pametne zgradbe in Zelo težko je napovedati, katere tehnologije bodo čez nekaj let postale perspektivne Na posvetih, ki jih je ta mesec organizirala Služba Vlade RS za razvoj in evropsko kohezijsko politiko (SVRk), so se odprle zanimive diskusije in precej različni pogledi sodelujočih deležnikov na izpostavljena perspektivna področja in tehnologije, ki naj bi korenito vplivale na naš gospodarski in družbeni razvoj. Čeprav naj bi imela vsaka država EU nekoliko specifično SPS, je mogoče prav, da se ozremo tudi na izpostavljeno identifikacijo rastočih tehnoloških področij, prepoznanih pri Svetovnem gospodarskem forumu. Letos področju prehranske varnosti in zagotavljanja pitne vode, energetske vzdržnosti, personalizirane medicine in drugod. Letos so med deset najpomembnejših tehnologij uvrstili: vozila na gorivne celice, novo generacijo robotike, termično recikliranje plastike, tehnike natančnega genskega inženiringa, obdelovalno-proizvodne tehnologije, umetno inteligenco, di-stribuirano proizvodnjo, razvoj brez-pilotnih plovil, nevromorfne tehnologije in digitalni genom. Zakaj je to pomembno vedeti? Razvite države dolgoročno spodbujajo inovacije na dom z lesno verigo, krožno gospodarstvo, funkcionalna živila, turizem, tovarne prihodnosti, zdravje in medicino ter mobilnost in materiale kot končne produkte. Zagotovo pa bo zanimivo videti, kakšne spremembe se bodo dogajale v obdobju trajanja SPS in ali bo Slovenija dovolj dinamična in fleksibilna, da se bo pravočasno prilagajala novim spremembam in svetovnim tehnološkim usmeritvam. Janez Škrlec, inž. Obrtno-podjetniška zbornica Slovenije Ventil 21 /2015/ 6 439 DIGITALNA HIDRAVLIKA Hydraulic Switching Control for Modern Drives and Actuators Rudolf SCHEIDL Abstract:: Digital hydraulics - the control of a hydraulic system by on-off valves - has a sub-class doing control by the repeated operation of a single or a few valves at relatively high frequencies, e.g., by pulse-width modulation. This class is called hydraulic switching control. The more prominent are switching converters, sometimes called switched inertance hydraulics. However, numerous other concepts for switching controls have been proposed, studied, or are already applied in practice. They offer different advantages, such as for instance low cost, simplicity, high precision, or energy efficiency. This paper provides examples of such drives, starting from the hydraulic buck converter to quite specific solutions as a micro-positioning device or a hydraulic stepper drive. It also discusses to which extent such drives can support embedding within a cyber physical environment, or an "Industrie 4.0" environment, respectively. Keywords: hydraulic, switching valves, switching control ■ 1 Introduction Over a considerable while now hydraulic drives have been gradually losing their strong position in many areas of machine building, on-road and off-road vehicles, and aerospace; more and more they have been replaced by electro-mechanical drives which over the years have gained high dynamical performance and offer several striking advantages. There is definitely a widespread view that hydraulic drives are outdated technology which cannot cope with any of the modern challenges, such as energy efficiency, ease of control, planning, installation, maintenance, or adaptation to actual or future requirements imposed by "Industrie 4.0" or Cyber--Physical environments. This loss of importance is quite often lamented by fluid power people from industry and academia, arguing that the strong advantages of hydraulic drives are unclearly seen and honoured by machine builders. o.Univ.Prof. DI Dr. Rudolf Scheidl, Johannes Kepler University Linz In [1] Peter Achten accuses the fluid power industry of low innovative strength. He adopts the main figure of Franz Kafka's novel "The Trial" to demonstrate the guilt of the fluid power industry regarding its blindness to clearly see this alarming situation. In [2] the author of the present paper and two fellow campaigners discuss the role of digital fluid power for a strong innovative push in hydraulics, as requested by Achten. In a workshop on "Smartness and Fluid Power" at the last Digital Fluid Power Workshop in Linz participants discussed which properties are requested by users to make fluid power more competitive. The word "smartness" seems to reflect the attractiveness of modern products for users much better than hard technical properties such as efficiency, power to weight ratio, force density, or bandwidth. Such tough performance terms stress the engineers' rather than the users' viewpoints. Even though this workshop did not deliver a clear list of properties characterising smartness of fluid power drives it showed that many identify easy handling by the users as important features and stressed the relevancies of real applications with its specific operative scenarios. Thus, there are hardly any universal but rather context specific smart solutions. Typically, a drive system has two user categories: the machine builder, who has to select and integrate the drive, and the final machine user. Unspoken, thus only implicitly addressed, "Industrie4.0"/ Cyber-physical Systems aspects play a role in the background. The main reason why these issues are not explicitly addressed in such discussions is probably that they can have so many facets and are rather intangible from a generic viewpoint. The machine and plant builders seem to expect that the consideration of these system aspects will be challenging and a prerequisite for the effective and efficient realisation is that subsystems, such as drives and actuators, can be handled in a simple way. This relates to hardware, control, and software aspects, all are interlinked and their modelling will be part of this game. When the author started his research into hydraulic switching control more than two decades ago, he considered it a new generic concept and targeted mainly the solutions of efficiency, reliability, and cost problems of hydraulic servo drives. 440 Ventil 21 /2015/ 6 DIGITALNA HIDRAVLIKA Figure 1. Hoerbiger HydroCom: hydraulic actuation of a compressor valve for fast control of compressor delivery Of course, the broad application of switching control in modern electrical drives has been the main motivation for trying out this concept in hydraulics too. Several projects with industry for the development of fluid systems (not only drives) for specific purposes and his observations of the modern developments successful in industry have taught him that there is no universally superior solution. More often, case-specific concepts which combine fluid power with mechanical or electrical components in a clever way are the more competitive. Of course, smartness in the sense of ease of realisation of "Industrie 4.0"/Cyber-physi-cal Systems solutions will gain more and more relevancy. Therefore, in this paper hydraulic switching control is widely treated within the context of some applications. The expected or realised benefits, the challenge towards the realisation of a practicable system, the limitations by state of the art components, where applicable, "In-dutrie4.0" related aspects, and an outline of required additional R&D work are given. ■ 2 Proven practical applications of hydraulic switching control This section shows that switching control is an established technology in some areas and not a fully novel approach. It can be seen by the the most evident proof that switching control can work in practice and should help to overcome fundamental objections against this technology. ■ 2.1 Anti-lock braking system (ABS) ABS has become a standard car technology over recent decades. Control is done by two switching valves per individual brake operating with a switching frequency of some tens of Hertz. This ABS system is a natural upgrade of classical hydraulic brake actuation and a very low cost solution. The pulsation volume during valve switching is not distur- bing b ut a useful alarm signal to the driver of a critical state. Switching control firstly keeps cost low and secondly facilitates a simple control in view of the unknown friction conditions between tyre and road. Continuous valves would be more expensive and control would have to be bothered with hysteresis, zero-point offset, ard leakage. The valves are maximised for low cost, not only regarding themselves but also for low cost assembly of the modulator unit. These facts have made hydraulic switching control the superior technology for ABS, at least so far. It is probably the better known successful application of switching control and, hence, an archetype for many other applications. ■ 2.2 Compressor valve actuation (Hoerbiger HydroCom) Large compressors are driven by large AC engines or by gas turbines and power requirements might be within the Megawatts range. Fast control of compressor delivery by engine speed variation is infeasi-ble. Therefore, delivery is controlled by an actuation of the suction valve. This is basically a check valve, in many cases a ring type valve as invented by Hans Horbiger in 1895 [3]. As shown in Figure 1, a compact hydraulic actuator pushes the plate valve open for some while to reduce the compression phase and reduce the delivery in this way. In order to limit losses a very fast closing motion within a few milliseconds is required. In order to avoid excessive wear of the valve plates, a soft landing has to be realised. This is typically done via some passive hydraulic cushioning mechanism. Hoerbiger recently launched a purely tlectricalversion for this. actuation, called eHydroCom [4]. It avoids some disadvantages of the standard HydroCom, namely the need for a hydraulic supply unit and for the supply lines from this unit to the actuators in the forms of hoses. Hose maintenance efforts, oil as a burnable substance within the environment of dangerous gases, and the space requirements for the whole hydraulic power supply equipment are additional burdens of the HydroCom motivating customers to prefer the electrical holution. Figure 2. Hoerbiger eHydroCom: electric actuation of a compressor valvr for fast conevot ofthe compressor delivery [4] 441 Ventil 21 /2015/ 6 DIGITALNA HIDRAVLIKA The separate supply unit and the supply lines are frequently argued against hydraulic drives. This development from the hydraulic to the pure electrical solution tells that the whole system must be seen. Integrated drives, where the actuator, the electric prime mover with the pump, the li- nes, valves, the tank and all other auxiliary components assembled in one compact actuator module could be an answer. Such solutions can be very competitive as the hydraulic scheme can realise certain functions much easier than an electro-mechanical drive. ■ 2.3 Hydraulic micro-positioning In [5] a hydraulic micro-positioning drive for milling machines is presented. It was developed for a special multi spindle milling machine of Anger Machining [6]. The latest version can position two separate M -4 # M H 4É Lu ■ I Fi Figure 3. Hydraulic micro-positioning system; provides ¡¡m precise positioning of the work-piece; the uppermost diagram shows that there is an excellent correction between this position and pressure differencer of both membrane cylinder chambers 442 Ventil 21 /2015/ 6 DIGITALNA HIDRAVLIKA work-pieces relative to the work-piece holder in order to compensate for tolerances of the individual milling or drilling tools and spindles, respectively, or of the work-piece clamping system. The basic mechanism of this precise system consists of two membrane cylinders (see sketch in Figure 3) which are hydraulically actuated by switching valves. Performance figures of this system from some test cycles are also given in Figure 3. The first hydraulic micro-positioning system exploiting the membrane cylinder concept has already been realised in 2012 but servo valves were used for control. This system is in industrial operation in the car industry. Also a piezoelectric positioning system was evaluated, as offered by a leading company for such technologies. This evaluation by Anger and by its customer, a major German car company, gave clear preference to the hydraulic system because of higher stiffness andlower cost. The digital hydraulic concept had already been envisaged back then but available development time was too short. The digital system, as developed recently, has several striking advantages: • no leakage; offers the option to use a decentralised power pack to avoid complex piping and hosing, • higher precision, • no zero point drift and hysteresis problems, • lower oil cleanliness requirement. The potential cost reduction of the whole micro-positioning system is the replacement of the position sensor by a pressure difference sensor. The first diagram in Figure 3 shows a test of this concept by measurements which clearly demonstrate the feasibility. This micro-positioning technology could contribute to the realisation of "Industrie 4.0" ready machines by the following items: • automated fast error correction as a basis for lot size one production, • faster machine ramp-up with automated machine setup, • condition monitoring and predictive maintenance of the machine by observation of changes in the machine setting (spindle positions, ...), • realisation as an integrated module. ■ 3 Hydraulic switching converters From a fundamental scientific viewpoint hydraulic switching converters are of high interest. Considering that the hydraulic ramp invented by Joseph Michel Montgolfier in 1796 is a hydraulic switching converter, all the actual work on this technology are just attempts to realise such principles for modern drive conditions with advanced components. ■ 3.1 Converters exploting fluid inertia Most modern work on switching control, which started with that of Brown and co-workers in 1987, see [7, 8], employs the hydraulic induc- tance (or inertance) of a fluid in a tube for storing the energy surplus resulting from pressure differences between input and output lines. Numerous research groups are dealing with the subject of addressing system simulation, experimental investigation, component development, and control. [9 to 19] are a representative collection of relevant work. In a recent master's dissertation [20] at the author's institute, a multi hydraulic buck converter (MHBC) was investigated. The idea of using several converters in parallel and running them in a phase shifted mode was first presented in [14]. Figure 5 sketches the concept and shows some computational results from this study. It shows that pressure pulsation of a phase shifted operation of N parallel converters is of the order O (1/N2) only. That fact will most likely make load-sided accumulators for pulsation attenuation obsolete, an important advantage which has been experimentally confirmed in [20]. A corresponding pressure plot of the high and low pressure supply 220 zoo ISO ■jf â 130 V Û 100 so 60 40 20 i ; i r i i i i ifVvW^V^ ■pS ■pT ■PA 0 0 005 001 0.015 0 02 0.025 0.03 9 035 0.0< 0 016 9.05 Zed fs] Figure 4. Pressure curves of supply lines (pS, pT) and consumer line (pA) for a N=4 MHBC without anaccumulatorfor pulsation attenuationat the con -sumer side; result taken from [20] 443 Ventil 21 /2015/ 6 DIGITALNA HIDRAVLIKA Figure 5. Hydraulic linear drive controlled by N hydraulic buck converters; schematic and simulation results for N=6 and a switching frequency of 500 Hz of each ;ndividual buck converter lines and the consumer port in Figure 4 confirmed this theoretical finding experimentally. The parallel arrangement has further striking advantages: • Redundancy: if one HBC unit fails the remainder can still run albeit with some performance loss. • Standardisation: standard HBC units can be optimised and manufactured to achieve high lot size production and low cost; any number of HBC units can be combined to achieve the required maximum flow rate or redundancy. • Both advantages may be relevant for "Industrie 4.0" production systems. In a lot size one production a machine should not fail during production of this one piece, particularly, unless these are large pieces requiring lengthy operations. Standardisation of components and sub-systems facilitates their model based planning and control as well as the handling of virtual models used within the cyber domain. ■ 3.2 Converters with a solid inertia element Using a fluid in a tube as inertance element has two main disadvantages: • Wave propagation in the iner-tance element limits the attenuation of pulsation due to fast switching and, if standing waves are excited, losses increase and 444 Ventil 21 /2015/ 6 DIGITALNA HIDRAVLIKA Figure 6. Schematic of a 'Single chamber' (SCC) and a 'double chamber' (DCC) resonance converter and (dealised piston motion and pressure curves cavitation may be provoked. • The inertance elements are lengthy; curling of the pipes to a coil leads to additional energetic losses and reduces efficiency (see [12]). In [21, 22] an energy saving switching converter is studied which uses the inertia of a piston. If this piston is connected with a spring and operated close to the resonance frequency of that spring mass system, it is an ideal flow rate controller, as the average flow becomes independent of the consumer pressure. In this case it is called a hydraulic resonance converter following the naming convention in power electronics which uses an analogue concept to drive resistive loads. It follows from a simple dimensional analysis of the mechanical state equations that the required mass drops with the square of the operating frequency. Very compact sizes for usual hydraulic system pressures are obtained for 200 Hz. The concept is shown in Figure 6. This symmetric concept has six switching valves. It can also operate as a boost converter, thus generating output pressures pC higher than the system pressure pS. Basically, this converter avoids losses due to fluid compressibility, hence higher efficiencies than with fluid inertance should be possible. Promising efficiency results have been found experimentally and theoretically in [21, 22] but for very low operating frequencies within the range of only 15 to 20 Hz as no fast switching valve was available at that time. Of course, similar to the MHBC several of such converters could be placed in parallel to avoid a load-sided accumulator and to realise drives with high stiffness. There are other modes of operation, e.g. in a pulse frequency control mode or as a hydraulic stepper drive [23, 24]. The stepper drive is intended for realising sensor-less positional control. It exploits a displacement piston which always performs a full stroke from one end stop to the other in order to discharge a precise fluid quanti- ty to the output, e.g. to a plunger cylinder. Schematics for realistion with and without energy saving are given in Figure 7. Many more schematics exist for realising this principle. Currently, the author's research group is developing a non-energy saving stepper drive for sensor-less positional control for special machine tool applications with positional accuracy of ±5 /m [25]. It should facilitate a first time correct producti- on even with some varying product properties such as dimensional and material strength date variations, a clear improvement helping to realise "Industrie 4.0" type production. The master's dissertation [24] deals with the model- based design of an energy-saving stepper drive prototype and the experimental investigations. The mechanical design and some results are shown in Figure 8. Figure 7. Hydraulic stepper drive: a) non-energy saving; two stepper units to accomplish stepwise motion off the plunger in both directions; b) energy saving stepper unit (unidirectional) 445 Ventil 21 /2015/ 6 DIGITALNA HIDRAVLIKA Figure 8. Hydraulic stepper drive - energy saving variant counteracting pistons balance linear momentum; hydraulic schematic, prototypal rea lisa tio n, and simulaCed versus measured efficiencies ■ 4 Components for hydraulic switching control Everyone doing some R&D in switching control will face the problem of missing sufficiently powerful switching- and check-valves as well as accumulators. Many of these people do some work on component development as well. This concerns mainly the fast switching valve, undoubtedly the key component not only for switching control but for all kinds of digital fluid power. In switching control the performance criteria are the switching time and frequency, nominal flow-rate, maximum flow-rate, durability (number of switching cycles), electrical actu- ation power (average and peak values), noise, compactness, and repeatability. Drastic improvements with respect to all these criteria are necessary to reach a satisfactory state. Over the last ten years there have been numerous attempts by academia and some from industry and the situation is definitely much better than before. However much still needs to be done to reach a state where switching control development is not strongly limited by available key components. [26] discusses the requirements for digital valves and gives some overview about their advancement over recent yetrs. A very big step forward concerting available large rnd fast valves was reported at the recent 14th SICFP Conference in Tampere in [27]. A new switching valve, named HPV Gen2, which features a nominal flow-rate of 150 l/min at 10 bar pressure loss and a switching time of 3.5 ms; it is currently available as an A-sample. ■ 5 Potential application of switching control in machines, plants, and vehicles The main motivation for using switching control will differ from case to case. The potential advantages are: • energy saving and energy reco-uperation , w Figure 9. Recently published Bosch Rexroth switching valve HPV Gen2 as an A-sample; valve has a nominal flow-rate of 150 l/min at 10 bar pressure loss [27] 446 Ventil 21 /2015/ 6 DIGITALNA HIDRAVLIKA • less oil cleanliness requirements, • easier control, for instance by avoiding zero point drift or hysteresis, • cost savings, • compactness, • lesser number of valve types needed: better standardisation and easier spare handling. Not all the advantages can be realised in every specific application. In practice the advantages must be really convincing to outweigh the risks which applications of new technologies always entail. The following examples are the author's appraisals of the applicability of switching control. They should show in which way switching control can realise one or more of the mentioned advantages, giving the machine-, plant-, or vehicle-builder and their customers a benefit. ■ 5.1 Agricultural machines In agricultural machinery there is a trend towards: • better motion control in terms of speed, precision, and operating band-width, • despite the current efforts to establish electrical drives for implements, hydraulic actuation will also have a prominent position in the future, • further general progress relies on an advanced 'mechatroni-sation' of farming technology, i.e., on the availability of proper sensors, measurement devices, controllers, process models, communication systems, drives and actuators. Proper means of sufficient technical performance, low cost, ease of installation, durability and maintainability under the given harsh operating, stabling, repair shops and service personnel expertise circumstances, compactness, and standardisation of interfaces, to name just a few. A drive or actuator technology alone cannot make a successful solution without the other components required to realise a certain wanted functionality. Cost and robustness are very tough requirements. Cabling and connectors are potential sources of machine failure and, possibly substantial cost factors. This requires care in design, assembly, and maintenance. Sensor avoidance, where possible, is an important cost saver and robustness improver. Energy costs are economically relevant for such drives and actuators which consume major shares of energy. Another aspect is peak power and from which energy source it is covered. If the power limit of the tractor is largely consumed by the main operating processes of the tractor and the implement, the power required by additional functions for advanced motion control might exceed the power limit. Then, an energy efficient actuation system for that motion control will be important not because of energy cost reasons but to realise a desired performance under practically exi- sting power limitations. In a master's dissertation [28], a doctoral thesis [29], and a publication [30], automatic level control of mowing and harvester pick-up devices, respectively, were investigated. In both cases hydraulic switching control was applied. In [28] standard industrial switching valves were used powered by booster electronics to speed up switching. In [29] excellent dynamical performance could be demonstrated with a novel switching valve, developed by a student. Level control of such devices requires the same distance to ground sensor. For the harvester this sensor should measure the ground profile over the working width of the harvester even below the swathe and furthermore be able to detect obstacles in the swathe such as big stones or animal cadavers. So far, this technology is not been realised in practice because appropriate sensors and low cost switching valves with adequate performance are as yet unavailable. ■ 5.2 Production machines The prominent application areas of hydraulic drives are presses. Numerous hydraulic concepts are in use. Digital cylinder drives are discussed for large presses in [27, 31]. In both cases, the gap between the discrete force levels of the digital cylinder system are compensated by continuous elements; in [27] by a proportion al valve in [31] by a variable displacement pump. The latter drive is intended for very large forces (~10 MN) and powers (several MW). Figure 10. Automatic levei control of a harvester pick-up 030] 447 Ventil 21 /2015/ 6 DIGITALNA HIDRAVLIKA Figure 11. Concept of a hybrid press drive; ifrequired, booster cylinders are switched on to increase force [31] Pure primary motion control by variable displacement pumps requires a significant amount of large pumps on site, which is unfavourable and costly. The basic control intends primary pump control to define the motion and the digital (booster) control to generate high enough forces. This is an example of a mixed continuous and digital control. The concept is only useful if extreme forces and power are required. In Section 2.3 a micro-positioning device for a milling machine was described. Hydraulics could be also be used to compensate other unwanted effects such as for instance, load or thermally induced deformations of machine tool structures or oscillations, such as mill chatter. For the latter passive, semi-active, and ac- tive hydraulic methods might be employed. Switching control could be an option, e.g., in the form of the hydraulic stepper drive mentioned in Section 3.2 to save a positional sensor. Even for dynamic problems (e.g., mill chatter compensation) switching control could be used, e.g. to adjust the parameters of a passive compensator in a simple way. Figure 12. Constant pressure supply system with energy efficient switching converters foran excavator 448 Ventil 21 /2015/ 6 DIGITALNA HIDRAVLIKA There is no generic hydraulic switching control concept for a wide class of problems in machine tools but definitely many opportunities for realising superior solutions in specific cases. ■ 5.3 Vehicles Earth moving machinery is an important branch for hydraulics. Energy saving, low cost solutions for smaller machines, high productivity for larger machines, and the compliance with exhaust emission standards (Tier regulations) are the dominating requirements of the current development. Several hybrid concepts also including electrical drives are under discussion. The potential energy or fuel savings from such concepts would be small (see, e.g. [32]). From a conceptual viewpoint a constant pressure supply system with hydraulic transformers (or converters) for feeding hydraulic power to each consumer with low losses and energy recouperation ability is the conceptually simplest solution. Accumulators can store the energy, the prime mover (diesel engine) can run under optimum conditions which save fuel and favour low emissions, and high power is quickly available when needed, which improves productivity. Such a constant pressure supply system was proposed by P. Achten (see, e.g. [33]) for passenger cars with displacement machine type transformers. For excavators' switching converters such as the hydraulic buck- or resonance-converter, are attractive alternatives. A simple concept and straightforward control for the different actuators can be realised. Peak power can be taken from the accumulator, which serves mainly as device to store recuperated energy. This lowers the power requirements on the prime mover (Internal Combustion Engine). However, a practical application requires several conditions to be fulfilled; the more important are: • cheap and robust components (fast switching and check valves and accumulators) must be available, • total machine investment costs to be only marginally higher and an economic benefit must be obvious, e.g. fuel cost savings, productivity increase, • robust systems which can stand the harsh operating conditions of such machines, • no other degradation compared to the state of the art such as for instance noise level. These requirements are currently not met. Particularly cheap and practically proven key components are missing. ■ 6 Conclusion This paper gives some overview about hydraulic switching control. Several applications have existed for years whilst others have been around for a short time. Many more concepts have been proposed and investigated but have not yet been applied because of insufficient components or missing system understanding. Hydraulic switching control is not a silver bullet which can solve all existing problems in hydraulics and which will largely replace known solutions. It can be successful in several cases, provided the required components exist; a good concept is selected, and fits well to the remaining parts of the system. For switching control Bob Koski's general statement [34] about the main success factor for hydraulic drives is probably also valid: "The sake of hydraulics depends much more on qualified engineers in the machine, plant, and vehicle building industries who have sufficient hydraulics know-how, than on the innovative strength of fluid power industry." The hydraulic schematic, the control concept, the required operation scenarios, the sensor and communication systems, human machine interfacing, must be coherent with the performance and cost requirements, to obtain a su- perior solution. References [1] Achten, P.: Convicted to Innovation in Fluid power. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part I: Journal of Systems and Control Engineering, September 1, 2010; vol. 224, 6: pp. 619-621. [2] Scheidl R., Linjama M., Schmidt S.: Is the future of fluid power digital? Proc IMechE Part I: J Systems and Control Engineering 226(6) 721-723. [3] Hörbiger H., Stahlplattenventil, DE 87267 A, filing date August 7., 1895, publication date July 8, 1896. [4] http://hoerbiger.mensalia. at/jart/prj3/hoerbiger_ebo-ok_2012/data/uploads/deutsch/ pdfs/HOE_KM_0212_48_49_ Innovationen_D.pdf. [5] Plöckinger A., Winkler B., Fo-schum P., Scheidl R.: Digital Hydraulics for an Industrial Micro-Positioning System, The 9th International Fluid Power Conference, IFK 2014, March 24-26, 2014, Aachen, Germany. [6] http://www.anger-machining. com/en. [7] Brown F. T. Switched reactance hydraulics. Proceedings of the national conference on fluid power, NFPA, 1987, pp.25-33. [8] Brown F. T., Tentarelli S. C. and Ram Chandran S. A hydraulic rotary switched-inertance servo-transformer. ASME J. Dyn. Syst. Meas. Contr. 1988; 110(2): 144-150. [9] Scheidl R., Abo El Lail A. S., Schindler D.. On Fluid Power Control by Switching Techniques. In Acar, Makna, Penney (Eds.): Proc. Joint Hungarian-British Int. Mechatronics Conf., Sept. 21-23, Budapest, Computational Mechanics Publishers, Southampton, Boston, 1994, pp. 551-556. [10] Scheidl R., Schindler D., Riha G., Leitner W. Basics for the Energy-Efficient Control of Hydraulic Drives by Switching Techniques. In J. Lückel (ed.): Proc. 3rd Conference on Me- 449 Ventil 21 /2015/ 6 DIGITALNA HIDRAVLIKA chatronics and Robotics, Oct. 4-6, Paderborn, Teubner, Stuttgart, 1995. [11] Scheidl R., Manhartsgruber B., Kogler H., Winkler B., Ma-irhofer M. The Hydraulic Buck Converter - Concept and Experimental Results. Proc. 6th IFK, 6. International Fluid Power Conference, Dresden, 31.3.-2.4. 2008. [12] Kogler H. The Hydraulic Buck Converter - Conceptual Study and Experiments. ACCM Schriftenreihe Advances in Mechtronis, Bd. 16, Trauner Verlag, Linz, 2012. [13] Guglielmino E., Semini C., Kogler H., Scheidl R., Caldwell D.G. Power Hydraulics - Switched Mode Control of Hydraulic Actuation. Proc. 2010 IEEE/ RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2010), Oct. 18-22, 2010, Taipei, Taiwan. [14] Kogler H., Scheidl R. The hydraulic buck converter exploiting the load capacitance. Proc. 8th International Fluid Power Conference (8. IFK), March 2628, 2012, Dresden, Germany, Vol. 2(3), pp. 297-309. [15] Negri V. D., Wang P., Plummer A., Johnston N.: Behavioural prediction of hydraulic step-up switching converters. International Journal of Fluid Power, 15:1, 1-9, DOI: 10.1080/14399776. 2014.882057. [16] Pan, M., Johnston, N. and Hil-lis, A.: Active control of pressure pulsation in a switched inertance hydraulic system. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part I: Journal of Systems and Control Engineering, 227 (7), pp. 610-620, 2013. [17] Johnston, N.: A Switched Inertance Device for Efficient Control of Pressure and Flow. ASME 2009 Dynamic Systems and Control Conference ASME 2009 Dynamic Systems and Control Conference, Volume 1, Hollywood, California, USA, October 12-14, 2009. [18] Pan M, Johnston N., Plummer A., Kudzma S. Hillis A.: Theoretical and experimental studies of a switched inertance hydraulic system including switching transition dynamics, non-linearity and leakage. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part I: Journal of Systems and Control Engineering November 2014 vol. 228 no. 10 802815. [19] De Negri V. J, Wang P, Plummer A, et al. Behavioural prediction of step-up switched-inertan-ce hydraulic control systems. International Journal of Fluid Power 2014; 15(1): 1-9. [20] Kloihofer H.: Entwicklung, Inbetriebnahme und experimentelle Untersuchung eines hydraulischen Mehrfach-Buck--Konverters. Master thesis Johannes Kepler University Linz, May 2015. [21] Riha G., Scheidl R.: Energy Efficient Switching Control by a Hydraulic "Resonance Converter, Bath Workshop on Power Transmission and Motion Control (PTMC 99), Bath, UK, September 1999. [22] Riha, G.: Beiträge zur Entwicklung eines energiesparenden hydraulischen Schaltkonverters. Doctoral thesis, University of Linz, 1998. [23] Gradl Chr., Kovacic I., Scheidl R.: Development of an energy saving hydraulic stepper drive. Proceedings of the 8th FPNI Ph.D Symposium on Fluid Power FPNI2014, June 11-13, 2014, Lappeenranta, Finland. [24] Kovacic, I.: Konstruktiver Entwurf und experimentelle Untersuchung einer hydraulischen Schrittsteuerung. Master thesis, Johannes Kepler University Linz, Austria, May 2015. [25] Gradl Chr., Plöckinger A., Scheidl R.: Sensorless Position Control with a Hydraulic Stepper Drive - Concept, Compression Modeling and Experimental Investigation. Sbmitted for publication to Mechatronics, Sept.2015. [26] Winkler B., Plöckinger A., Scheidl R.: State of the Art in Digital Valve Technology; Proc. of The Seventh Workshop on Digital Fluid Power, February 26-27, 2015, Linz, Austria. [27] Heemskerk E., Bonefeld R., Buschmann H.: Control of a Semi-Binary Hydraulic Four Chamber Cylinder, Proc. of The Fourteenth Scandinavian International Conference on Fluid Power, May 20-22, 2015, Tampere, Finland. [28] Überegger, M.: Entwicklung einer Niveauregelung für ein Frintmähwerk auf basis eines hydraulischen Hubwerkes. Master thesis, Johannes Kepler University Linz, 1997. [29] Winkler B.: Contributions to Automatic Level Control in Agricultural Machinery. Doctoral thesis, Johannes Kepler University Linz, 2004. [30] Winkler B., Scheidl R.: Automatic Level Control in Agricultural Machinery. In Proceedings of the 2nd International FPNI PhD Symposium on Fluid Power, Modena, Italy, 2002. [31] Meßner F., Scheidl R., Haas R., Gattringer H., Springer K.: A Combined Variable Displacement - Digital Cylinder Hydraulic Drive for Large Presses with High Operating Frequencies, submitted for publication to Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, 2014. [32] Hießl A., Scheidl R.: Energy Consumption and Efficiency Measurements of Different Excavators - Does Hybridization Pay? Submitted for publication in the Proceedings of the ASME/BATH Symposium on Fluid Power and Motion Control, FPMC2015, October 14-16, 2015, Chicago, Illinois, USA. [33] Achten P, Vael G.; Murrenhoff H., Kohmäscher T.; Inderelst M.: Low-emission Hydraulic Hybrid for Passenger Cars. ATZ 05/2009 Vol. 111. [34] Bob Koski: Oral statement given at the Scientific Forum 2004 of Fluid Power Net International, February 29 to March 450 Ventil 21 /2015/ 6 DIGITALNA HIDRAVLIKA Digitalna hidravlika na sodobnih pogonih in aktuatorjih Razširjeni povzetek: Digitalna hidravlika je koncept izvedbe regulacije hidravličnega sistema, za katero je značilno ponavljajoče se vklapljanje enega ali več paralelno vezanih dvosmernih, dvopoložajnih (on/off) ventilov ob relativno visokih frekvencah in uporabi npr. pulznoširinske modulacije. Ta koncept regulacije, ki danes predstavlja alternativo tradicionalnemu krmiljenju s servo- ali proporcionalnimi ventili, zaradi tega imenujemo tudi hidravlična preklopna regulacija. Razen običajnih vklopno delujočih hidravličnih pretvornikov so bili ti sistemi obravnavani v številnih študijah in raziskavah. Zaradi prednosti, kot so npr. nizka cena, preprosta izvedba, visoka natančnost ali energetska učinkovitost, se tovrstni koncept regulacije uspešno uporablja tudi v praksi. Predlaganih in tudi raziskanih je bilo veliko različnih konceptov te tehnike, a se v praksi niso uveljavili zaradi trenutno še neprimernih gradnikov ali pa zaradi pomanjkanja razumevanja delovanja in prepoznavanja njihovih potencialov. Prispevek sistematično podaja pregled najpomembnejših primerov uporabe tovrstnih vklopno delujočih pogonov: od običajnega hidravličnega vklopnega pretvornika do specifičnih rešitev, primernih za uporabo v napravah za mikropozicioniranje ali v hidravličnih koračnih pogonih. Podan je tudi odgovor na vprašanje, v kolikšni meri so tovrstni pogoni primerni za uporabo v t. i. kibernetsko-fizičnem okolju in v okviru koncepta »Industrie 4.0«. Nekateri predstavljeni primeri tovrstne tehnike so znani in se uporabljajo že dolga leta, druge uspešne aplikacije so se pojavile šele pred kratkim. Med prve zagotovo sodi že dolga leta uporabljan ABS-sistem, ki je v zadnjih desetletjih postal del standardne opreme avtomobilov. Med uspešne aplikacije iz zadnjega obdobja pa zagotovo sodi uporaba digitalne hidravlike na področju aktuatorjev ter stacionarnih strojev in naprav: izvedba krmiljenja aktuatorja kompresorskih ventilov ali pa npr. modula za hidravlično mikropozicioniranje na obdelovalnih strojih. Vse bolj obetavna pa je uporaba tovrstne tehnike na področju poljedelskih in gradbenih strojev in ostala področja stacionarnih strojev in naprav, še posebej hidravličnih stiskalnic, vključno z različnimi pretvorniki in koračno delujočimi aktuatorji. Ključne besede: hidravlika, preklopni ventili, preklopna digitalna hidravlika J 'J EMERSON Process Management *rn\ ZASTOPA IN PRODAJA PPT commerce d.o.o. Celovška 334 1210 Ljubljana-Šentvid Slovenija tel.:+3861 514 23 54 faks:+3861 514 23 55 e-pošta: ppt_commerce@siol.net http://www.ppt-commerce.si iff Li HIDRAVLIČNI VENTILI Modeliranje in simulacije tokovnih karakteristik hidravličnih batnih ventilov Alen LJOKI, Jakob PINTAR, Jan RAK, Franc MAJDIČ, Anže ČELIK Izvleček: V odprtih in zaprtih hidravličnih tokokrogih so batni ventili skorajda nepogrešljiv sestavni del. S funkcionalnega kot tudi s konstrukcijskega vidika jih delimo na ventile sedežnega in ventile drsniškega tipa. Poznavanje njihovih karakteristik je bistvenega pomena za pravilno izbiro pri vgradnji v hidravlični tokokrog. V fazi razvoja novega produkta, pa tudi za vrednotenje že obstoječih, uporaba virtualnih analiz (tj. trdnostnih, tokovnih ...) omogoča detajlni vpogled v obnašanje izdelka in vnaprejšnje napovedovanje njegovih karakteristik. V prispevku je prikazan postopek gradnje simulacijskih modelov potnega ventila (tip KV), prelivnega ventila (tip VE) in delilnika toka (tip DTP); vsi omenjeni modeli so plod uspešnega sodelovanja med podjetjem Poclain Hydraulics, d. o. o., ter Laboratorijem za fluidno tehniko LFT (UL FS). Numerično modeliranje kakor tudi simulacije so potekale v enodimenzionalnem virtualnem okolju programskega paketa AMESim. Ključni parametri, potrebni za celovitejši popis realnih razmer v ventilih, so bili dobljeni na osnovi tridimenzionalne tokovne simulacije v programskem paketu ANSYS CFX. Eksperimentalno merjenje hidravličnih veličin je posledično služilo zgolj za vrednotenje oz. potrditev numeričnega pristopa. Na osnovi umerjenih simulacijskih orodij so bile izdelane virtualne knjižnice za obravnavane družine ventilov. Slednje bodo omenjenemu podjetju služile kot pripomoček za boljše razumevanje delovanja posameznega izdelka kakor tudi pri njegovi integraciji v globalni hidravlični tokokrog. Ključne besede: hidravlika, ventili, bati, tokovne sile, notranje puščanje, zaprti tokokrogi, drsniški tipi, sedežni tipi, modeliranje, simulacije ■ 1 Uvod Hidravlični batni drsniški ventili se uporabljajo v najrazličnejše namene: kot protipovratni ventili, potni ventili (posredno ali pa elektromagnetno prekrmiljeni), omejevalniki tlaka, tokovni ventili, zavorni ventili idr. Uporabljajo se tako v odprtih (slika 1) kot tudi v zaprtih hidravličnih tokokrogih (slika 2). Glede na konstrukcijo in njihovo funkcijo se batni ventili delijo na ventile sedežnega in drsniškega tipa (slika 3). Ena izmed pomembnejših razlik med obema tipoma ventilov je prav gotovo odzivni čas, ki ga pogojuje t. i. mrtvi gib bata oz. prekritje. Slednji je pri ventilu drsniškega tipa različen od nič, medtem ko je v primeru sedežnega tipa ventila prekritje nično. Vsak od ventilov ima svoje prednosti in slabosti, izbiro pa praviloma določa način uporabe (tj. aplikacija). Tokovne karakteristike hidravličnih (batnih) ventilov pogojujejo tlačne Alen Ljoki, dipl. inž., Jakob Pintar, dipl. inž., Jan Rak, univ. dipl. inž., doc. dr. Franc Majdič, univ. dipl. inž., Vsi Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo; Anže Čelik, univ. dipl. inž., Poclain Hydraulics, d. o. o., Žiri 452 Slika 1. Prikaz pozicije batnih drsniških ventilov v odprtih tokokrogih Ventil 21 /2015/ 6 HIDRAVLIČNI VENTILI Slika 2. Prikaz pozicije batnih drsniških ventilov v zaprtih tokokrogih izgube v sistemih. V večini primerov se največje tlačne izgube oz. tlačni padci pojavijo pri pretoku hidravlične kapljevine skozi reže, ki predstavljajo lokalni (tj. singularni) tip izgub. Velikost reže pogojuje odprtje oz. pomik bata glede na izhodiščno lego. Vnaprejšnje poznavanje karakteristik takšnih ventilov (npr. značilnice Ap - Q, močnostne karakteristike p - Q, odvisnost pomika bata od pretoka x(Q) idr.) je bistvenega pomena za pravilno izbiro omenjenih sestavin pri vgradnji v hidravlični tokokrog. Dandanašnji pristop k vrednotenju karakteristik navadno poteka s pomočjo analitično-nu-meričnih računalniških orodij, in sicer v virtualnem okolju. Pri tem se izognemo predvsem časovno zamudnemu iterativnemu postopku testiranja prototipov oz. se končni realni preizkus izvede večinoma le za overitev računskega pristopa (slika 4). Glavna prednost uporabe simula-cijskih orodij je (vnaprejšnje) poznavanje fizikalnih lastnosti obravnavane sestavine, ki bi jih bilo s preizkusom težko ali pa praktično nemogoče ovrednotiti. Pri tem je mogoče relativno v kratkem času raziskati različne konstrukcijske rešitve in izbrati optimalno rešitev pri danih pogojih - vse v virtualnem okolju. ■ 2 Numerično modeliranje V nadaljevanju tega prispevka je prikazan postopek gradnje simu-lacijskih modelov potnega ventila, prelivnega ventila ter delilnika toka (slika 5). Numerično modeliranje in simulacije so potekali v enodimenzionalnem (1D) virtualnem okolju programskega paketa AMESim. Manjkajoči koeficienti, odvisni od hidravličnih razmer ter geometrije sestavin, pa so bili dobljeni na osnovi tridimenzionalne (3D) tokovne analize v programskem paketu ANSYS CFX. Slika 3. Prikaz ventila drsniškega tipa (levo) in ventila sedežnega tipa (desno) Slika 4. Overitev virtualnega pristopa z realnim preizkusom Ventil 21 /2015/ 6 453 HIDRAVLIČNI VENTILI ■ 2.1 Opis in umestitev posamezne komponente Prelivni ventil in delilnik toka sta tipični sestavini zaprtega hidravličnega tokokroga, potni ventil pa je značilen predstavnik odprtega hidravličnega tokokroga. Slika 2 prikazuje globalno umestitev ventilov VE in DTP, slika 1 pa umestitev potnega ventila KV v odprtem hidravličnem tokokrogu. ■ 2.1.1 Prelivni ventil (VE) Osnovna funkcija izmenjevalnega ventila je sestav funkcije hidravlično krmiljenega potnega ventila ter niz-kotlačnega omejevalnika tlaka (slika 6). Uporaba potnega ventila je nujno potrebna v zaprtem tokokrogu, in sicer zaradi odvoda vročega olja iz nizkotlačne veje sistema. Slika 6. Hidravlični simbol prelivne-ga ventila VE Hidravlično krmiljeni potni ventil (angl. selector spool) določa povezavo med nizkotlačno vejo sistema in rezervoarjem. Osnovna funkcija niz-kotlačnega omejevalnika tlaka (angl. low pressure relief valve - LPRV) je omejevanje najvišjega delovnega tlaka na (nizkotlačni) vhodni veji. Naziv »nizkotlačni« se nanaša na delovno vrednost tlaka do 50 bar. Družino prelivnih ventilov sestavljajo ventili VE10, VE30 ter VE60. Med seboj se, med drugim, razlikujejo po količini nominalnega pretoka. Tako se npr. oznaka VE30 nanaša na nominalni pretok (Q) 30 l/min. ■ 2.1.2 Potni ventil (KV) Potni ventil tipa KV (z neposrednim elektromagnetnim prekrmiljenjem) omogoča krmiljenje smeri toka hidravlične kapljevine. Slika 7 pri- Slika 5. Obravnavane družine ventilov kazuje hidravlični simbol potnega ventila s štirimi priključki in tremi pozicijami bata (tj. KV-4/3). Slika 7. Nekateri hidravlični simboli potnega ventila KV [5] Potni ventil v osnovi sestavljajo ohišje, krmiljeni bat, eden oz. dva elektromagneta ter pripadajoči vzmeti. Elektromagnet omogoča krmiljenje bata iz osnovne pozicije (0) v eno izmed skrajnih leg (a ali b). Pri tem je vzpostavljena povezava med priključki A, B, P in T z ozirom na tip bata. Slika 8 prikazuje umestitev potnega ventila KV v odprtem hidravličnem tokokrogu. ■ 2.1.3 Delilnik toka (DTP) Delilnik toka tipa DTP omogoča funkcijo delitve in združevanja toka hidravlične kapljevine, in sicer neodvisno od tlaka na posameznem priključku. Vgrajeni mehanizem deli tok v smeri A proti priključkoma B in C ter združuje v smeri B in C pro- Slika 8. Umestitev potnega ventila KV v odprtem hidravličnem tokokrogu [5] Slika 9. Hidravlični simbol delilnika toka DTP [4] 454 Ventil 21 /2015/ 6 HIDRAVLIČNI VENTILI Slika 10. Diskretni 1D-model krmilnega bata z ozirom na 3D-model ti priključku A. Razmerje delitve in združevanja je 50 % : 50 %. Slika 9 prikazuje hidravlični simbol delilni-ka toka. Pri pretoku kapljevine preko nena-stavljive dušilke je tlak na vstopu v dušilko višji od tlaka na izhodu. Tlačni padec je odvisen od kapljevine, geometrije dušilke in pretoka. Pri določeni kapljevini in dušil-ki je tlačni padec torej sorazmeren pretoku. Omenjena povezava se s pridom izkorišča pri delilniku toka. Osnova delovanja temelji na vzdrževanju enakega tlačnega padca na nenastavljivih dušilkah obeh batov [3]. Primer umestitve delilnika toka v globalnem hidravličnem tokokrogu je prikazan na sliki 2. ■ 2.2 lD-pristop Za potrebe numeričnih modelov ventilov so bili tridimenzionalni ventili (t. i. zvezni sistem) razčlenjeni na posamezne enodimenzionalne elemente (t. i. diskretni sistem), ki vplivajo na njihove hidravlično--mehanske značilnosti. Osnovni gradniki fizikalnega modela (s pripadajočimi matematičnimi modeli) so podani v knjižnicah programskega paketa AMESim oz. jih lahko uporabnik izdela tudi sam. Slika 10 prikazuje primer numerič-no popisanega modela krmilnega bata. Vsaka sestavina v numerič-nem modelu celotnega ventila s svojimi lastnostmi predstavlja dejanski posamični element ali del elementa v dejanskem ventilu. Vhodne parametre teh sestavin je možno uporabniško prilagajati (npr.: masa bata, koeficient vzmeti, koeficient pretoka skozi značilen prehod itd.). ■ 2.3 Opis in predstavitev ključnih parametrov Poleg pravilnega popisa geometrijskih dimenzij hidravlične sestavine je potrebno ovrednotiti tudi t. i. tokovne parametre - tj. parametre, ki vplivajo na delovanje obravnavane sestavine. S pomočjo variacije vhodnih parametrov znotraj sestavine se lahko izločijo tisti, ki imajo največji vpliv na hidra-vlično-mehanske lastnosti. Za popis hidravličnih razmer v ventilu imajo navadno največji vpliv sledeči tokovni parametri: • koeficient pretoka (Cq) popisuje razmerje med razliko tlakov (Ap) in pretokom (Q) skozi režo; je brezdimenzijsko število, navadno velikosti med 0 in 1. • koeficient tokovne sile (kjet) je brezdimenzijsko število, ki opredeljuje velikost tokovne sile (Fjet); omenjeni koeficient je navadno velikosti med 0 in 1. • tokovno število (A) opredeljuje oz. razmejuje laminarne in turbulentne razmere; je brez-dimenzijsko število, večje od 0. Navadno je izraženo v odvisnosti od koeficienta pretoka - za visoke vrednosti A je namreč C J q približno konstanten (^C ) Zahvaljujoč občutljivostni 1D-nu-merični analizi se izkaže, da ima v primeru hidravličnega delilnika toka, prelivnega ventila in potnega ventila velik vpliv samo koeficient pretoka Cqmax, zato je bil slednji v nadaljevanju projekta podrobno obravnavan. AMESim pri izračunavanju koeficienta pretoka Cq potrebuje le njegovo maksimalno vrednost, tj. vrednost v turbulentnem področju - C . Vmesne vrednosti so izraču- q,max nane ne osnovi interpolacije s funkcijo hiperbolični tangens (enačba 1). Razlog za slednje je v numerični stabilnosti izračuna. Slika 11. Vrednotenje vpliva koeficienta pretoka C 455 Ventil 21 /2015/ 6 HIDRAVLIČNI VENTILI Slika 12. Vrednotenje vpliva tokovnega števila A Slika 13. Vrednotenje vpliva koeficienta tokovne sile kjet = * tanh (1) pri čemer je Acrit kritično tokovno število - to je število, pri katerem koeficient pretoka Cq doseže približno 96% maksimalne vrednosti. Slika 11 prikazuje vpliv koeficienta pretoka C na poenostavljenem • q,max ' ■> modelu hidravlično krmiljenega potnega ventila. Jasno je razviden vpliv koeficienta pretoka na karakteristiko Ap - Q. Detajlno vrednotenje tega koeficienta je tako bistvenega pomena. Vpliv tokovnega števila A prikazuje slika 12. Razvidno je, da omenjeni koeficient v danem območju bistveno ne vpliva na karakteristiko Ap - Q (šele pri visoki vrednosti tega koeficienta se ta nekoliko razlikuje glede na karakteristike, dobljene pri ostalih vrednostih koeficientov A). To je tudi tehten razlog, da se v nadaljevanju ne bo podrobneje obravnaval. Ker se krivulje na sliki 12 prekrivajo, sta posledično vidni le dve - za vrednosti A=500 ter A=2000. Slika 13 prikazuje vpliv koeficienta tokovne sile na karakteristiko Ap -Q. Razvidno je, da ta koeficient v širšem razponu ne vpliva na omenjeno karakteristiko, ima pa vpliv pri skrajnih mejah karakteristike. To se odraža na močnostni karakteristiki p - Q. Krivulje na sliki 13 se prekrivajo, zato je posledično vidna le ena - za vrednost kjet=1,0. Tokovna sila (Fjet), točneje aksialna komponenta, namreč vedno deluje v nasprotni smeri sile, ki je potrebna za premik bata v skrajno lego (slika 456 14). Tokovna sila posledično vedno zapira režo oz. zmanjšuje efektivno pretočno površino. Razlog za omenjeno delovanje tokovne sile je v porazdelitvi tlačnega polja v komori med ohišjem in batom. Nehomogena porazdelitev tlaka ima ozadje v pretvorbi potencialne energije v kinetično energijo kapljevine - slednje se praviloma odraža v visoki vstopni hitrosti kapljevine. To je prikazano tudi s pomočjo CFD-analize na sliki 14. Ventil 21 /2015/ 6 Slika 14. Prikaz vpliva tokovne sile [2] HIDRAVLIČNI VENTILI ■ 2.4 3D-pristop Zaradi znatne odvisnosti koeficienta pretoka C na karakteristiko Ap - • q,max ' Q je bil v nadaljevanju ta koeficient ovrednoten s pomočjo 3D-tokovne analize. Tokovna analiza je alternativa eksperimentalnemu pristopu, ki pa je časovno precej bolj potraten, vprašljiva pa je tudi ponovljivost rezultatov. Razlog za 3D-numerični pristop je v neposredni povezavi geometrije sestava in tokovnega koeficienta. Pričakujemo, da se bo koeficient C spreminjal s spre- q,max ' ■> ' minjanjem geometrije pretočnega preseka (npr. s pozicijo bata). Ker sestavine, ki jih ponuja AMESim v svojih standardnih knjižnicah, ne omogočajo spremenljivega koefici- enta pretoka, so bile v ta namen izdelane sestavine v modulu AMESet (slika 15). Uporabniško izdelane sestavine pa omogočajo popis parametra Cq kot odvisno spremenljivko - npr. v odvisnosti od giba bata ^ Cq(x). Posledično tako ni potrebno več operirati s koeficientom C pač pa s spremenljivko C . q,max' Preostala parametra (tj. kjet in A) sta v primeru popisa potnega ventila KV ostala nespremenjena oz. sta se upoštevali njuni programsko pred-nastavljeni vrednosti. Tipičen potek 3D-numerične analize poteka takole: • Najprej izdelamo numerični model (t. i. pre-processing), nato uvozimo 3D-geometrijo, jo mre- Slika 15. Primer standardnega elementa iz knjižnice z dodatnim vstopnim signalom Slika 16. Prikaz primera delnega prereza mreže (KV-4/3-5KO-6-1 - vod P-A) žimo, postavimo robne pogoje, definiramo kapljevino idr. • Sledi preračun (t. i. processing) oz. reševanje povprečenih Navi-er-Stokesovih enačb (RANS). • Na koncu vrednotimo še rezultate (t. i. post-processing). 3D-numerični pristop je potekal v programskem paketu Ansys CFX. Kratek opis posameznih korakov med gradnjo numeričnega modela je podan v nadaljevanju. ■ 2.4.1 Mreženje Prvi mreženju so bili uporabljeni volumski elementi, in sicer tristrane piramide (oz. t. i. tetraedri). Potrebno je bilo zagotoviti dovolj gosto mrežo za pridobitev natančnih rezultatov v realnem času. Na vseh zoženih predelih (tj. režah in odprtinah) smo zagotovili vsaj 10 volumskih elementov po preseku. Poleg tega smo uporabili »inflacijo«, s čimer smo še dodatno povečali število elementov na ozkih predelih. Slika 16 prikazuje primer mreže v delnem prerezu geometrije (vod P-A pri ventilu s krmilnim batom 1). Po mreženju smo preverili še kvaliteto mreže in jo po potrebi izboljšali. Kvaliteta se je med drugim preverjala po t. i. »kriteriju Skewness«. ■ 2.4.2 Mreženje Robni pogoji so bili trije, in sicer: • v prvem smo definirali stene (t. i. wall), • v drugem vstop kapljevine (t. i. inlet), • v tretjem pa še izstop kapljevine (t. i. outlet). ■ 2.4.3 Definicija kapljevine Pri vseh simulacijah je bila uporabljena standardna kapljevina ISO VG 46 z naslednjimi fizikalnimi lastnostmi: • referenčna temperatura: 40 °C, • referenčni tlak: 1 bar, • gostota: 880 kg/m3, • dinamična viskoznost: 0,048048 Pa*s, • toplotna kapaciteta: 1966 J/(kg*K), • molska masa: 300 kg/(kmol). 457 Ventil 21 /2015/ 6 HIDRAVLIČNI VENTILI ■ 3 Rezultati simulacij ■ 3.1 Overovitev 3D-numeričnega pristopa Vrednotenje 3D-tokovnih simulacij je potekalo na osnovi primerjave z rezultati meritev. Slika 17 prikazuje primerjavo normiranih rezultatov za karakteristike Ap -Q med CFD-simulacijami in meritvami, in sicer za ventil KV-4/3-5KO-6-2. V splošnem velja, da so bile v primeru simetrije ventila simulacije izvedene le za polovico (tj. eno stran) ventila. S slike je razvidno, da so si vrednosti in karakteristike CFD-simu-lacij in meritev zelo podobne. Na enak način so se overili vsi rezultati CFD-simulacij za celotno serijo ventilov KV in ve. Ena izmed ključnih prednosti 3D--pristopa je tudi v tem, da nam slednji omogoča detajlni vpogled v notranje lokalno »dogajanje« v ventilu. Na osnovi detajlnega poznavanja je nadalje mogoča izboljšava oz. optimizacija ključnih območij v ventilu. Poleg omenjenega nam 3D-pri-stop omogoča tudi popis spremenljivk, ki jih s klasičnim preizkusom praktično ni mogoče popisati (npr. že omenjeni tokovni koeficient, hitrostno polje, vrtinčenja, strižne napetosti idr.). ■ 3.2 Overovitev 1D-numeričnih modelov Na osnovi overjenih rezultatov 3D-numeričnega pristopa so bili ti uporabljeni (oz. integrirani) v 1D-numeričnem modelu. Pri tem je bilo potrebno standardne sestavine nekoliko prilagoditi (slika 15). Verodostojen lD-numerični model je mogoče v nadaljevanju s pridom izkoristiti tako za statične kot tudi za dinamične simulacije. Pri vrednotenju rezultatov lahko uporabnik izbira med katerimi koli razpoložljivimi spremenljivkami. PhA in F-H ilmuliL.c nmiir —f.B merrtve Hi fl'T —'A--T rrcnh* S T nsntu Slika 17. Primerjava karakteristik Ap - Q med 3D-numeričnim in dejanskim ventilom Slika 18. Primerjava karakteristik Ap - Q med ID-numeričnim in dejanskim Slika 19. Vrednotenje stabilnosti numeričnega potnega ventila KV Slika 18 prikazuje primerjavo karakteristik Ap - Q za ventil KV-4/3-5KO-6-2. Pri vgradnji ventila v hidravlični tokokrog je bistvenega pomena tudi stabilnost modela. Vsi izdelani mo- deli ventilov (KV, VE in DTP) so bili preizkušeni tudi v virtualnem hidravličnem tokokrogu. Za ventila DTP in VE je bil uporabljen zaprt hidravlični tokokrog (slika 20), za ventil KV pa odprt hidravlični tokokrog (slika 19). 458 Ventil 21 /2015/ 6 HIDRAVLIČNI VENTILI Slika 20. Vrednotenje stabilnosti numeričnih ventilov DTP in VE Slika 21. Proces gradnje knjižnice ventila KV Ventil 21 /2015/ 6 459 HIDRAVLIČNI VENTILI ■ 4 Gradnja družine ventilov Umerjene ventile iz posamezne družine je na to smiselno povezati v celoto oz. v t. i. »superkomponen-to«, ki je za uporabnika prijaznejša, predvsem pa preglednejša. Komponenta, ki predstavlja oz. povzema celotno družino, se nadalje vgradi v knjižnico - tako je komponenta (npr. na nivoju podjetja) dostopna komurkoli in kadarkoli (slika 21). Za obravnavane družine ventilov DTP, KV in VE so bili izdelani sledeči modeli: • delilnik toka DTP (nazivni pretok [l/min]): 10, 20, 35, 50, 70; • potni ventil KV-4/3-5KO-6 (model krmilnega bata): 1, 2, 3, 6, 51 A; • prelivni ventil VE (nazivni pretok [l/min]): 10, 30, 60. ■ 5 Zaključek Iz prispevka je jasno razvidno, da so današnji izdelki kompleksni ne le v smislu geometrije, pač pa tudi vgradnje (robni pogoji, obremenitve), dinamičnega odziva, soodvisnosti od drugih vgrajenih sestavin idr. Nekdanji pristop z iterativnimi postopki izdelave/dodelave prototipov je tako z inženirskega vidika postal nesprejemljiv - predvsem zaradi številnih parametrov, ki vplivajo na konstrukcijo, delovanje ter odziv sestavine. Časovne zamudnosti in stroškovne plati na tem mestu niti ne bi omenjali. Razvoj izdelkov v virtualnem okolju (slika 22) pa je sodoben pristop, ki je praviloma usmerjen k razvoju tehnično izpopolnjenih in cenovno najugodnejših rešitev. Simulacijska orodja omogočajo detajlno vrednotenje fizikalnih zakonitosti, z variacijo vhodnih parametrov je možno predvideti različne trende odziva, korekcije virtualnih modelov načeloma ne pogojujejo časovno zamudnega procesa (današnja komplementarnost orodij omogoča tudi asociativnost med različnimi tipi modelov - CAD, MKE, CFD idr.). Tak pristop je vzdržen tudi z ekonomskega vidika. Pri uporabi simulacijskih orodij v zgodnji fazi razvoja izdelka je prihranek (na času in stroških) pravzaprav težko oceniti, saj ni povsem jasno razvidno, kolikim (neuspešnim) iteracijam smo se s takšnim pristopom izognili. Glede na pretekle izkušnje pa ni presenetljiv podatek, da gre tudi za nekajkrat hitrejši razvoj izdelka. Posledično pa tudi hitrejši čas prihoda na tržišče. Ne glede na zgoraj povedano pa velja, da le verodostojno (tj. umerjeno) simulacijsko orodje lahko pripomore k pravilnemu razumevanju delovanja komponente/sistema ter posledično tudi k ustrezni konstrukciji. Čas od koncepta do prototipa se je v zadnjem času bistveno skrajšal ravno zaradi razvoja simulacijskih programov. Z naprednimi algoritmi so se rezultati numeričnih modelov zelo približali realnim meritvam. S pomočjo numeričnih modelov lahko izločimo morebitne napake, ki bi nastopile pri prototipu. Tako prihranimo pri izdelavi nepotrebnih prototipov. S tem, ko se približamo laboratorijskim meritvam pri posameznem modelu ventila, lahko opazujemo tudi delovanje celotnega sistema. Namen projekta je bil izdelati numerične modele, ki bi bili dobro popisani in uporabni za nadaljnjo analizo. Tako bodo v podjetju lahko s pomočjo simulacije končnim kupcem določili sestavine za optimalno delovanje sistema. Povečevanje števila uspešno zaključenih projektov v sodelovanju med univerzo in industrijo kaže na to, da je to tudi v prihodnje neizogibno. Teoretično in praktično znanje obeh strani prinaša krajši čas od ideje do množične proizvodnje izdelka. Na koncu se seveda tudi to odraža v prihranjenih sredstvih. Literatura [1] Merrit, H. E.: Hydraulic control system, John Wiley and Sons, New York, 1967. [2] AMEHelp, rev. 11 SL1 [3] Peternel, L.: Optimizacija hidravličnega delilnika/združevalni-ka toka, diplomsko delo, Ljubljana, 2012. [4] Poclain Hydraulics: Flow control valves; Hydraulic components: 2011. [5] Poclain Hydraulics: Directional control valves; Hydraulic components: 2011. [6] LMS Imagine AMESim, rev. 13 SL1. Slika 22. Iterativni pristop v virtualnem okolju 460 Ventil 21 /2015/ 6 HIDRAVLIČNI VENTILI Modelling and simulations of hydraulic spool valves flow characteristics Abstract: Spool valves are almost indispensable components in open loop or closed loop hydraulic circuits. From the functional as well as from the constructional point of view, spool valves are separated into seat-type and spool-sliding type. It is essential to know their characteristics in order to choose the proper valve configuration for the integration into the hydraulic circuit. During the development phase as well as for the evaluation of existing products, virtual analyses (i.e. stress, flow, etc.) allow a detailed insight into the product response and predictions of its characteristics in advance. This paper describes the process of building simulation (lumped) models of a directional control valve (KV type), an exchange valve (VE type) and a flow divider (DTP type). All models were made based on the successful cooperation between Poclain Hydraulics d.o.o. and the Laboratory for Fluid Power and Controls at the University of Ljubljana. The numerical modelling and simulations were performed in a one-dimensional virtual environment within AMESim software. The key parameters required for a more comprehensive description of a real valve were obtained thanks to a three-dimensional flow simulation within Ansys Fluent. The experimental measurement of hydraulic variables was performed only to validate the given numerical approach. Based on the calibrated simulation tools, new virtual hydraulic libraries were created for each considered family of valves. These will serve the company as a tool for a better understanding of single valve behaviour as well as for studying valve response in a hydraulic circuit. Keywords: hydraulics, valves, spools, flow forces, internal leakage, closed circuits, sliding types, seat types, modelling, simulations I LABORATORIJ ZA FLUIDNOTEHNIKO i t? d taboroforij z dolgoletno ¿radta/a rta podrolps pogonsko-k/milne hidravlike. Ukt/orjosna z oljno in tuifi ekološko prijazno vodno PK hidravlike, pri tem po uporabljamo so/isticirona in sodohno merilna in progmmsko opremo. h se odroto v večjem številu tKjft^ra zaključenih projektov ijj sodelovattjo z uspeifjiivf sfavrtikiflti podjetji. fltjTiiir se jra nas, če ptitrehjjpte: 4 rtKVOj in aptimirvnje bitirovlifrih Sfitovm jVi .neiprov ittieiovohidrtiviilflih ncptar * ilhatfš(rv£ rit ptipftivitt h/druvtičniijnaprm in itrujev c. izdelavo iodahr.GijB krmtfju b\drnvHčr,p stroji? * ekoloSkihl F Model 2,98 2 1,49 12,25 0,0027 ^ -f 2,50 1 2,50 20,56 0,0014 B - S 0,48 1 0,48 3,94 0,0783 R-Squared 0,7313 S/N 7,528 la 2). Obstaja le 0,27 % verjetnost, da je »model F-vrednosti« rezultat faktorjev šuma. Razmerje odziva in šuma - S/N (signal to noise) - večje kot 4, je dizertabilno. S/N-vrednost modela cilindričnosti 7,528 prikazuje ustrezen odziv. Ta model se lahko uporablja za navigacijo načrtovanja cilindričnosti. timalnih nastavitev parametrov eksperimentalnega načrta. Iz linearnega regresijskega grafa in ANOVA je bil kontrolni faktor podajalne hitrosti f prepoznan kot signifikanten in poda najboljše rezultate na nivoju 1. Na drugi strani je bil kontrolni faktor obodne hitrosti S prepoznan kot nesignifikanten. ■ 4.2 Regresijski model hrapavosti površine Kakovost dosežene hrapavosti površine batne izvrtine je obravnavana kot povprečna vrednost izmerjenih vrednosti hrapavosti površin (Ra). Graf na sliki 8 in ANOVA v tabeli 3 so bili uporabljeni za določitev op- Regresijski model je definiran z enačbo (2). Ra povprečna 10-3 • / -0,29318 + 8,2197 (2) Glavno vlogo doseganja hrapavosti površine ima podajalna hitrost. F--vrednost modela 309,39 potrjuje model kot signifikanten. Obstaja le 465 OPTIMIZACIJA POVRTAVANJA En faktor 60 87 5 115 142.5 170 A: f [mm/min] Ra [p m] Slika 8. Faktorski graf hrapavosti 0,01-odstotna možnost, da predstavljeni rezultati temeljijo na efektih faktorjev šuma. Podajalna hitrost ima ključno vlogo pri doseganju hrapavosti površine. ■ 4.3 Optimizacijski model in potrditveni test za ciljno cilindričnost in hrapavost površine Za optimizacijo procesa povrta-vanja sta bila uporabljena oba regresijska modela. Čeprav specifikacije določajo zgornjo mejo cilindričnosti /o/ < 3 um, je bila ciljna vrednost nastavljena na /o/ = 2 um za določitev bolj robustnega modela (tabela 4). Ciljna vrednost hrapavosti površine (drugi kriterij) je bila nastavljena na Ra = 0,3 um, kjer je 0,4 um za podajalno hitrost zgornja in 0,15 um spodnja meja optimizacijskega modela (tabela 4). Optimizacija regresijskih modelov pri upoštevanju nastavitev ciljnih kriterijev rezultira v nasta- vitvah procesnih parametrov, ki jih prikazuje tabela 5. Za uporabo optimizacijskega modela v realni maloserijski proizvodnji je bilo potrebno preveriti tudi robustnost modela. Optimizacijski model je bil implementiran v redno proizvodnjo. Merjenih je bilo 35 zaporedno izdelanih vzorcev. Rezultate prikazujeta x-kontrolni karti (sliki 9 in 10). Povprečna vrednost hrapavosti površine Ra . = 0,203 um • povprečna ' ~ in cilindričnost . = 2,677 um sta povprečna ' ~ v sprejemljivi vrednosti predvidenih vrednosti odzivov. Interpretacija takšnega rezutata lahko vodi k odpravi procesa honanja, vendar je raztros vrednosti prevelik. Tabela 6 prikazuje napredek sposobnosti procesa povrtavanja. Drugi in tretji stolpec prikazujeta indeks Cpk, ki je bil izračunan za obstoječi in izboljšani proces po-vrtavanja. Zadnji stolpec prikazuje Cpk izboljšanega procesa povrtavanja s specifikacijami procesa honanja. Iz rezultatov je očitno, da je napredek sposobnosti procesa povrtavanja zelo velik. Tudi pri upoštavanju specifikacij procesa honanja je indeks Cpk izboljšanega procesa povrtavanja večji od prvotnega. Optimizacija procesa povrtavanja se je izkazala kot drastično skrajšanje časovnega normativa procesa honanja. Batne iz-vrtine s širšim tolerančnim poljem (/o/ < 4 um in Ra < 0,5 um) bi lahko bile izdelane z uporabo obstoječe optimizacije - brez honanja. Tabela 4. Kriteriji optimizacije Ciljna vrednost [¡tm] Spodnja meja [¡um] Pomembnost Zgornja meja [¡m] Pomembnost Cilindričnost 2 1,5 5 3 1 Ra 0,3 0,15 3 0,4 1 Tabela 5. Kontrolni faktorji in predvidene vrednosti odzivov f S [mm/min] [vrt./min] Cilindričnost Ra [¡um] [¡um] 72,2 250 2,35 0,3 Dizertabilnost 0,805 Tabela 3. ANOVA faktorjev modela hrapavosti površine Ra S Vsota kvadratov Prostostne stopnje Povprečje kvadratov F-vrednost p-vrednost P ob > F Model 2,45 1 2,45 309,39 < 0,0001 A -f 2,45 1 2,45 309,39 < 0,0001 R-Squared 0,9687 S/N 24,875 466 Ventil 21 /2015/ 6 466 OPTIMIZACIJA POVRTAVANJA Slika 9. x-kontrolna karta hrapavosti površine Ra: potrditveni test 4,5 1,5 0 5 10 15 20 25 30 35 Št. vzorca Slika 10. x-kontrolna karta cilindričnosti: potrditveni Tabela 6. Izboljšave procesa povrtavanja Obstoječe povrtavanje Optimirano povrtavanje Povrtavanje specifikacije honanja Ra [um] 1,6 1,6 0,4 Cilindričnost [um] 12 12 3 CpkRa 0,07 5,23 0,74 ^~'CpaüridricnoO 0,18 8,36 0,29 ■ 5 Zaključek Z uporabo metodologije SPC in DOE je bil izboljšan proces povrtavanja cilindra batne izvrtine. Iz raziskave se lahko povzamejo sledeči zaključki: • Rezultati SPC prikazujejo, da prvotni proces povrtavanja ne dosega zahtevanih specifikacij. Glavni vzrok nizke sposobnosti procesa je neustrezna togost vpenjalne naprave. Samo eno vpenjalno gnezdo (od treh) omogoča doseganje specifikacij. Zamenjava oziroma nadgradnja vpenjalne naprave je obvezna. • Regresijska analiza da modele za oba odziva, pri tem sta tako hrapavost površine kot cilindričnost batne izvrtine na ustreznem nivoju zaupanja - 96 % in 73 %. • Rezultati kažejo, da podajalna hitrost vpliva na oba odziva, pri tem pa je bil ugotovljen tudi manjši vpliv obodne hitrosti na doseženo cilindričnost batne izvrtine. • Za optimizacijo procesa povrtavanja sta bila uporabljena dva kriterija; cilindričnost /o/ < 2 |jm in Ra < 0,3 |jm. Testi v redni proizvodnji so potrdili regresijska modela in optimizacijsko strategijo. • Z optimizacijo procesa povrtavanja se je sposobnost procesa zelo povečala in se izražala kot drastično znižanje časovnega normativa procesa honanja. Cilinder s širšim tolerančnim poljem (/o/ < 4 |jm in Ra < 0,4 |jm) je z uporabo obstoječega modela lahko izdelan brez honanja. • V eksperimentalnem delu je bilo uporabljeno povrtalo s 40 % daljšo pretečeno dobo uporabe kot pri prvotnem procesu. Viri [1] P. Müller, G. Genta, G. Barbato, L. De Chiffre, R. Levi, Reaming process improvement and control: an application of statistical engineering, CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, 196-201, 2012. [2] G. Taguchi, S. Chowdhury, Y. Wu, Taguchi's quality engineering handbook, American supplier institute, 2005. [3] B. Tadic, D. Vzkelic, D. Miljanic, B. Bogdanovic, I. Macuzic, I. Bu-dak, P. Todorovic, Model testing of fixture-workpiece onterface compliance in dynamic conditions, Journal of Manufacturing Systems, 33, 76-83, 2014. [4] B. Gapinski, M. Wieczorowski, Measurement of diameter and roundness on incomplete outline of element with three-lobbing deviation, Procedia Engineering, 247-254, 2014. [5] X. Wen, Y. Zhao, D. Wang, J. Pan, Advanced Monte Carlo and GUM methods for the evaluation of measurement uncertainty of cylindricity error, Precision Engineering, 856-864, 2013. Ventil 21 /2015/ 6 467 OPTIMIZACIJA POVRTAVANJA Optimization of manufacturing technology in real production Abstract: This paper deals with the optimization of the reaming process on a CNC center to theextent that with a controlled process suitable geometrical specifications are achieved without honing. To attain systematic improvements in the manufacturing technology, transparent approach with the use of (quality tools has been selected. Statistical process control (SPC) on bore cylindricity and serfac e roughness (Ra) of the original reaming process shows pure process capability and demonstrates the shortcomings of the clamping device. Process modeling was performed by pre experiments and the design of experimantf (DOE) methodology. Regression analyses gave models for both responses under consideration, namely cylinder cylindricity and surface roughness, and they were adequate at 73 % and 96 % confidence level, respectively. The resulting optimization model was implemented in real production. With the eeaming process optimization, the capability of the process improved enormously and it resulted in drastic honing time reduction. Keywords: DOE, SPC, reaming, optimization m internati onal trade fair of ejem za avtomatiko, robotiko, mehatroniko . i Ft fofawtqfetiQnf Robotics, Mecljal M c... Celje, Slovenija 28.-30J1.2015 www. i fa m . s i MJAKSA MAGNETNI VENTILI od 1965 • vrhunska kakovost izdelkov in storitev • zelo kratki dobavni roki • strokovno svetovanje pri izbiri • izdelava po posebnih zahtevah • širok proizvodni program • celoten program na internetu a 1 U ■ t K i 11 V. ^ www.jaksa.si _— i K >2* L UfjjNiV IT i i | B H frt___■ ■ -i-*- ■ H tt U i UČINKOVITA ENERGIJA, VRHUNSKO VZDRZEVANJE Mednarodna sejma INTELIGENTNIH REŠITEV za ENERGETSKO UČINKOVITOST in TRAJNOSTNI RAZVOJ 18. ENERGETIKA Energetika od proizvodnje do porabe 17. TEROTECH-VZDRZEVANJE Vzdrževanje, čiščenje in obnova zgradb CELJSKI SEJEM, 12.-15. APRIL 2016 NOVO v letu 2016: Svoje poslovne partnerje boste lahko na sejem povabili brezplačno! Vabljenim gostom boste lahko poslali neomejeno število registracijskih kod za izpis e-vstopnice popolnoma brezplačno. S prijavo do 8. januarja 2016 izkoristite nižje cene razstavnega prostora. O Medijski partner: Energetika.NET CE novice 0jg*j0 www.ce-sejem.si (] □ E46 CMSUEN PNEVMATIKA Energijska učinkovitost pnevmatičnih sistemov - poraba energije in stroški Dragica NOE Izvleček: Pnevmatični sistemi in komponente se v avtomatizaciji kljub nizkemu energijskemu izkoristku pogosto uporabljajo in so še vedno alternativa električnim pogonom. Kljub pogosti uporabi pnevmatičnih sistemov v praksi se večkrat pokaže pomanjkljivo poznavanje tematike. Izboljšanje poznavanja in razumevanja pnevmatičnih sistemov in komponent zato predstavlja pomembno potencialno možnost za prihranke energije v industrijskem okolju. Prispevek je namenjen predstavitvi ukrepov za povečanje energijske učinkovitosti pnevmatičnih sistemov. Ukrepi morajo vključevati jasno opredelitev porabe energije za pridobivanje kompri-miranega zraka, porabe zraka v pogonskem sistemu ter izgub in potencialnih možnosti za zmanjšanje porabe komprimiranega zraka in s tem energije. Ključne besede: pnevmatika, energijska učinkovitost, izgube energije, poraba komprimiranega zraka, stroški komprimiranega zraka, izgube komprimiranega zraka ■ 1 Uvod Evropska unija v svojih dokumentih posveča veliko pozornosti in spodbud, da bi do leta 2020 dosegla povečanje energijske učinkovitosti in s tem do 20 % zmanjšanja porabe energije, kar je bistvo strategije EU z naslovom »Evropa 2020 - Strategija za pametno, trajnostno in vključujočo rast« [1]. Po ocenah Eurostata iz leta 2010 industrija v Evropi porabi okrog 20 % primarne energije. Kljub dosedanjim prihrankom, ki jih je zaznala statistika, obstajajo v industriji še dragocene možnosti za prihranek energije. V ta namen je treba opredeliti področja največjih porabnikov, podpirati tehnološke inovacije, kot so razvoj, testiranje in razširjanje novih energijsko učinkovitih tehnologij in sistemov, izobraževati in osvešča- Izr. prof. dr. Dragica Noe, univ. dipl. inž., Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo - LA-SIM ti zaposlene v industriji, pripraviti ustrezne finančne spodbude, omogočiti izmenjavo najboljših praks na področju energijske učinkovitosti tako v majhnih kot velikih podjetjih. Z energijsko učinkovitostjo v pnevmatiki je opredeljen vložek energije za pridobivanje komprimiranega zraka in njegovo uporabo oziroma, v splošnem, razmerje med doseženim učinkom pnevmatičnih naprav in sistemov ter vloženo energijo. Pnevmatični sistemi in komponente so predvsem zaradi razširjenosti in dokaj slabega energijskega izkoristka velika potencialna možnost za prihranke energije, če jih oblikujemo sistematično in pri tem upoštevamo ustrezne ukrepe [1]. Možnosti za povečanje energijske učinkovitosti pnevmatičnih sistemov je mogoče iskati v jasni opredelitvi dejanske porabe komprimi-ranega zraka oziroma energije za njegovo pridobivanje in uporabo v proizvodnih podjetjih ter s tem povezanimi stroški. ■ 2 Poraba energije in zraka Pnevmatični pogoni so alternativa električnim in hidravličnim pogonom v številnih proizvodnih podjetjih. Zaradi specifičnih značilnosti se in se bo kljub večjim stroškom pnevmatika uporabljala v avtomatizaciji in mehanizaciji proizvodnje tudi v prihodnosti [2]. Uporabo pnevmatike v pogonih in krmiljih je treba vedno kritično ovrednotiti, stroške zmanjšati, kolikor je le mogoče, ter hkrati izbrati najprimernejši medij glede na postavljene kriterije. Številni statistični podatki kažejo stanje porabe pnevmatične energije v proizvodnji (slika 1). Pri porabi energije za komprimiranje zraka v industrijskih podjetjih so ocene strokovnjakov v splošnem enake. Približno 20 % energije porabijo industrijska podjetja za komprimira-nje zraka, ostalo za druge namene, kot so ogrevanje in hlajenje, pogon strojev, osvetlitev, napajanje računalnikov in podobno. Avtorji v analizah porabe komprimiranega zraka niso 470 Ventil 21 /2015/ 6 470 PNEVMATIKA Porata Biera .c 120% K SO^L PtriZl komi- ^irjne^D zrika lDCi - O". - 2J. ■■IPOp' IVI a ' - ■■■.-■ a) b) Slika 1. Poraba energije v proizvodnji: a) za pridobivanje zraka, b) za porabo zraka povsem enotni. Okrog 30 % zraka, odvisno od procesov in stopnje avtomatizacije, porabijo različna orodja z izpihovanjem. Mnogo manj so avtorji enotni o porabi zraka za ak-tuatorje - pogonske enote. Po nekaterih razpoložljivih virih je poraba le 10 %, po drugih pa do 60 % [1, 4]. V skladu s poročilom EU o porabi zraka in oceni stroškov se kljub številnim ukrepom okrog 18 do 20 % komprimiranega zraka izgubi zaradi nenadzorovanega iztekanja - leka-že, kar je relativno veliko. Pri pogonski moči kompresorja 220 kW, ki je vgrajen v kompresorski postaji povprečno velikega podjetja, je izgube za okrog 75.000 €/leto [4]. Te ugotovitve potrjujejo tudi druga poročila o raziskavah porabe zraka v podjetjih [5, 6]. ■ 3 Izgube energije Analiza porabe komprimiranega zraka in opredelitev porabljene energije za njegovo pridobivanje sta osnova za možne prihranke energije in s tem povečanje energijske učinkovitosti v proizvodnji. Energijska učinkovitost pnevmatičnih sistemov je poleg zagotavljanja izvajanja zahtevanih operacij ter varnosti osnovna zahteva, ki jo je treba upoštevati v zgodnji fazi načrtovanja pnevmatičnih komponent in sistemov. Je neposredno povezana tako s stroški investicije kot s kasnejšimi stroški delovanja in vzdrževanja. V in tlaka pd, ki je ustrezno očiščen in pripravljen (suh). Za pripravo (komprimiranje, čiščenje in sušenje) se porabi koristna (potrebna) energija Ek, ki je manjša od dovedene energije Ed za delež izgubljene energije E (potrate). Energijsko bilanco pa je mogoče izboljšati s ponovno uporabo odpadne toplote (Eu) (slika 3 in enačba 1). E Ek + E E (1) Energijski izkoristek pridobivanja in priprave zraka je tako razmerje med koristno in dejansko porabljeno energijo (2): Prizadevanja za večjo učinkovitost pnevmatičnih industrijskih sistemov so usmerjena v: • energijsko učinkovitejše pridobivanje in pripravo zraka, • zmanjšanje izgub zraka in tlaka v razvodni mreži, • ustrezno izkoriščanje energije pri uporabi komprimiranega zraka (slika 2). Učinkovitost posameznih podsistemov je mogoče prikazati z energijsko bilanco (slika 3, 4, 5), v kateri so podana razmerja med skupno porabljeno, koristno porabljeno in izgubljeno energijo. ■ 3.1 Pridobivanje in priprava zraka Podsistem za pridobivanje in pripravo zraka dobavlja določeno količino komprimiranega zraka ne Ek / Ed (2) in bo tem večji, čim manjše bodo izgube in čim več odpadne toplote bo koristno uporabljene. Izgube energije pri pridobivanju in pripravi zraka nastanejo zaradi: nastajanja toplote pri kompresiji, uporih v hladilnem sistemu, filtrih, ventilih, previsokem izhodnem tlaku, izgub v filtrih na vstopu, višine temperature vstopnega zraka, izkoristka elektromotorja, neustreznega krmiljenja kompresorjev in • puščanja v kompresorski postaji. V posameznih postavkah je mogoče iskati prihranke energije in po podatkih nekaterih proizvajalcev kompresorjev z ustreznimi ukrepi prihraniti do 30 % energije [7]. Slika 2. Pnevmatični industrijski sistem in podsistemi Ventil 21 /2015/ 6 471 PNEVMATIKA Slika 3. Energijska bilanca podsistema za pridobivanje zraka ■ 3.2 Prenos komprimiranega zraka do porabnikov in energetska učinkovitost Pripravljeni zrak iz kompresorske postaje potuje po transportnem podsistemu - omrežju - do porabnikov (slika 4), pri čemer se izgubi energija Eiz. Pri transportu teče zrak od kom-presorske postaje do porabnikov po ceveh, ki prispevajo k padcem tlaka. Nanje v omrežju vplivajo tudi različni ventili, vgrajeni v cevovode, ter enota za pripravo zraka. Drugi del izgub energije predstavlja nenadzorovano iztekanje zraka (lekaža). To pomeni neposredno izgubo, saj je bilo za izgubljeni zrak opravljeno delo oziroma porabljena energija. Izguba zraka ima tudi negativen vpliv na delovanje porabnikov komprimiranega zraka [3, 5]. Izgube energije v razvodni mreži je mogoče zmanjšati z ustreznim dimenzioniranjem in zgradbo omrežja, ki zagotavlja ustrezen tlak in količino zraka posameznim porabnikom, kakor tudi z zmanjšanjem nekontroliranega iztekanja - lekaže, tlačnih padcev v cevovodih, z odklapljanjem posameznih vej omrežja, ki niso v pogonu, in z zmanjšanjem izgub v izločevalnikih kondenzata. Našteti ukrepi omogočijo prihranek energije med 5 in 40 % celotne porabljene energije v pnevmatičnem omrežju. ■ 3.3 Energijske izgube pri porabnikih Porabniki komprimiranega zraka so različni pogoni - valji in motorji, orodja - privijalniki, kladiva, orodja za nanašanje barve, šobe za izpi-hovanja, vakuumski prijemalniki in drugo. Komprimirani zrak se uporablja tudi pri transportu prašnih delcev, v procesni industriji in za hlajenje. Za krmiljenje in regulacijo pa se uporabljajo številni in raznovrstni ventili. Izgube energije so pogojene s padci tlakov skozi ventile in cevi, trenjem v komponentah, njihovim neustreznim dimenzioniranjem - sile in momenti na aktuatorjih znatno presegajo zahtevane. Zaradi nepoznavanja procesov se pogosto izbirajo komponente z večjim varnostnim faktorjem. Izgube povzročajo tako prazni volumni kakor tudi slabo vzdrževanje. Ukrepi za optimalno uporabo komprimiranega zraka so povezani z ustreznim dimenzioniranjem komponent. Predimenzioniranje vodi k večji porabi stisnjenega zraka, poddimenzioniranje pa k nepravilnemu delovanju pnevmatičnih sistemov. Zato sta potrebna razvoj in uporaba energijsko učinkovitih komponent - zmanjšanje trenja v komponentah, manjše vklopne in krmilne sile, krmilja z manjšo porabo zraka, varčna krmilja, miniaturi-zacija in podobno. Slika 4. Prenos komprimiranega zraka do porabnikov Slika 5. Energijska bilanca porabnikov komprimiranega zraka 472 Ventil 21 /2015/ 6 472 PNEVMATIKA ■ 4 Stroški komprimiranega zraka Kompresorji in kompresorske postaje so načrtovani na osnovi podatkov o dejanskih potrebah z upoštevanjem časovno bližjih povečanj porabe zraka in zahtevanih tlakov. Modifikacije omrežij in priključevanje ter odklapljanje porabnikov pogosto zameglijo dejanske potrebe in porabo, zato vprašanje, koliko podjetje pravzaprav staneta pridobivanje in priprava komprimi-ranega zraka, pogosto ostane ne-odgovorjeno. V splošnem podjetja računajo z 0,10 do 0,20 €/kWh za pogon kompresorjev ali pa strošek izračunajo kar na osnovi porabljene energije v prejšnjem obračunskem obdobju. Podatki o skupnem času delovanja kompresorjev so pogosto negotovi in kompresorji delujejo, ne da bi se komprimirani zrak uporabljal, ampak se ta nekje izgubi. Strošek za komprimirani zrak vključuje stroške energije za pogon kompresorja z upoštevanjem potreb in izgub, stroške vzdrževanja in stroške investicije (slika 3) [8]: • stroški za vzdrževanje so vsota stroškov za delo vzdrževalcev, rezervnih delov, materiala, kot so mazalna sredstva, hladilno olje, oljni filtri, filtri za zrak; • stroški energije za pogon kompresorjev so v splošnem stroški elektrike oziroma pogonskega medija; • stroški kapitala vključujejo tako Slika 6. Stroški komprimiranega zraka stroške obresti kot obrokov v investicijo (kompresor, priprava zraka in omrežje) vloženega kapitala. Odvisno od števila ur delovanja na leto je delež posameznih stroškov različno velik (slika 6). Jasno je mogoče ugotoviti, da je strošek energije največji. Delež stroškov vzdrževanja in stroški kapitala so dolgoročno minimalni. Glavni kriterij pri nakupu in izbiri kompresorskih postrojenj je in mora biti poraba energije oziroma so stroški energije. Energijska učinkovitost pnevmatičnih sistemov je tako neposredno povezana z zmanjševanjem stroškov energije za pridobivanje komprimiranega zraka. V pomoč pri investiciji in pozneje za izračun stroškov obratovanja naj bo izračun, ki upošteva naslednje veli- Primer [8]: Za vijačni kompresor z dobavno količino V = 303 m3/h, pri delovnem tlaku 8 bar, s pogonskim elektromotorjem moči Pm = 31,9 kW, izkoristkom nm = 92,5 % je dejansko odvzeta energija iz omrežja P = Pmm100/r|m (kW) = 34,47 kW, pri ceni energije ce = 0,10 €/kWh je strošek energije na uro delovanja kompresorja se = P.ce (€/h) se = 3,45 €/h, strošek na m3 dobavljenega zraka sz = s/V (€/m3) = 0,0114 €/m3, pri skupnem neprekinjenem času delovanja na leto Tleto= 2000 ur (v času enega delovnika) je strošek energije na leto za podano dobavno količino zraka = V, o.s leto z T!ptn.V.s7 (€/leto) s. 6840 €/leto. čine in vključuje primerjavo dveh ali več kompresorjev: • dobavno količino na uro V - v m3/h, • električno moč P - v kW, m ' • izkoristek pogonskega motorja nm, • ceno energije ce - v €/kWh, • dodatne stroške s - v €. d Pri izgubi 10 % količine zraka zaradi nenadzorovanega iztekanja so skupni stroški sleto = 7524 €/leto. Pogosto je delež izgubljenega zraka celo višji. ■ 5 Vpliv višine tlaka na stroške Tlak komprimiranega zraka na izhodu iz kompresorja je določen s porabniki (aktuatorji), padci tlaka v omrežju in padci tlaka v komponentah za pripravo zraka, ki večajo višino tlaka komprimiranega zraka na izstopu iz kompresorja (pt). Razlika med zahtevanim delovnim tlakom pri porabnikih (pp) in na izstopu iz kompresorja (pt) naj bo čim manjša (Ap = pt - pp = min) (slika 7). Ker sta potrebno delo in s tem energija za komprimiranje zraka neposredno povezana z višino tlaka, naj bo ta v sistemu najnižji, kolikor je le mogoče. Številni avtorji navajajo, da vsako povišanje tlaka za p = 1 bar povzroči za 6 do 7 %-no povečanje stroškov energije [9]. V splošnem velja, da je zahtevani delovni tlak za različne pištole za s s Ventil 21 /2015/ 6 473 PNEVMATIKA Slika 7. Ponazoritev padcev tlaka od kompresorja do aktuatorja morda barvanje do 4,5 bar, za napajanje pnevmatičnih valjev in motorjev do 6 bar izjemoma 7 bar, za različna dvigala pa so tlaki tudi do 12 bar. Na višino tlaka, ki jo mora zagotavljati kompresorska postaja, vplivajo padci tlaka v sami kompresorski postaji, omrežju, cevovodih, različnih krmilnih komponentah ter izgube tlaka zaradi nekontroliranega iztekanja zraka. Tako je na primer padec tlaka na hladilniku zraka 0,25 bar, skozi filter na začetku uporabe 0,1 bar, pred zamenjavo filtrirnega telesa pa tudi do 0,5 bar. Padci tlaka skozi ventile so med 0,5 in 3 bar, padec tlaka v cevi notranjega premera 6 mm in dolžine 10 m je tudi do 2,5 bar, za isti tok zraka in dolžino pri premeru cevi 9 mm je padec tlaka 0,8 bar in tako naprej [10]. Ukrepi za znižanje padcev tlaka so: ustrezna sanacija omrežja, uporaba ventilov z manjšimi padci tlakov, skrajševanje cevi, znižanje tlaka v sistemu, pri aktuatorjih, ki zahtevajo višje tlake, pa uporaba mehanskih in hidravličnih ojačevalnikov sil. ■ 6 Poraba komprimiranega zraka Porabo zraka za posamezne aktua-torje - valji, motorji, šobe za izpiho-vanje, pištole za barvanje, vakuumska prijemala in druge - je mogoče določiti na osnovi podatkov, ki jih podajajo njihovi proizvajalci v svojih katalogih in tehniški dokumentaciji. Poraba zraka V v valjih je približno: V = ((n.d2)/4). h.n.b [m3/h] Pri tem je V - tok zraka [m3/h], d -premer bata valja v m, h - gib valja v m, n - število gibov na minuto 1/ min, b je 1 pri enosmernem valju in 2 pri dvosmernem valju. Primer [3]: Dvosmerni valj dviga maso 12 kg 8 ur na dan, 2000 dni na leto, z gibom 250 mm, 60 gibov na minuto. Za podane zahteve se lahko izbere valj s premerom 32 mm ali valj s premerom 40 mm. Poraba zraka pri premeru valja 32 mm je 23 150 m3/leto in strošek 333 €/leto, pri valju premera 40 mm je poraba 36 172 m3/leto in strošek 520 €/leto. Predimenzioniranje aktuatorjev stane! Ukrepi za zmanjšanje porabe komprimiranega zraka so povezani s poznavanjem procesov, za katere se pogoni dimenzionirajo, in natančno opredelitvijo parametrov za izbiro pogonov. Vsako predi-menzioniranje vodi k povečanju porabe zraka, poddimenzioniranje pa k motnjam v delovanju pnevmatičnega sistema. Zamenjava dvosmerno delujočih valjev z enosmernimi ali uporaba varčnih krmi-lij je prav tako ukrep za povečanje učinkovitosti. Zrak doteka v valje in odteka v ozračje skozi potne ventile in cevi, ki so nameščeni na razdalji l od valjev. V = ((n.d2)/4).l.n.b [m3/h] Pri tem so d - notranji premer cevi v m, l - dolžina cevi v m in n - število gibov na min, b - 1 pri enosmernem valju in 2 pri dvosmernem valju. Vsako nepotrebno polnjenje cevi kjerkoli v pnevmatičnem sistemu pomeni izgubo komprimiranega zraka in stroške. Ukrepi so: skrajšanje cevi, optimizacija premerov cevi ter uporaba varčnih krmilij. Tudi polnjenja cevi v omrežju, ki ne vodijo k porabnikom, se je treba izogibati. Veliki porabniki zraka so različne šobe. Poraba zraka pri šobah je odvisna od premera, delovnega tlaka, oblike šobe, stanja površine in namena uporabe. Primer uporabe je ilustriran s porabo zraka pri šobi za izpihovanje s cilindrično odprtino (slika 8). / Premer šobe [mm] Delovni tlak v [bar] 2 3 4 5 6 7 8 0,5 8 10 12 15 18 22 28 1,0 25 35 45 55 65 75 85 1,5 60 75 95 110 130 150 170 2,0 105 145 180 220 250 290 330 2,5 175 225 280 325 380 430 480 3,0 230 370 400 465 540 710 790 Slika 8. Poraba zraka (l/min) močno naraste pri pištolah za barvanje in za transport izdelkov [10]. Časovno porazdelitev porabe zraka pri večjem številu porabnikov je v splošnem mogoče izračunati na osnovi podatkov o istočasnosti delovanja posameznih porabnikov, vendar je bolj zanesljivo sliko mogoče dobiti z meritvami toka zraka v daljšem časovnem obdobju. Z meritvami se dovolj jasno pokažejo največji skoki porabe kakor tudi povprečna poraba [7]. Ukrepi so: optimizacija premera šobe in izbira višine tlaka ter pravilne konstrukcijske rešitve za povečanje učinka zračnih curkov. 474 Ventil 21 /2015/ 6 474 PNEVMATIKA izguba zrao z nensdzerovaiiini V zteKane-n mirovanje * delo^njf! čas Slika 9. Kompresor dovaja zrak v omrežje tudi takrat, ko porabniki ne delujejo netesnost, Iztekajoči zrak pri Izguba Izgube premer nadtlaku 8 bar energije [mm] [l/min] [kW] [€/leto] 1 75 0,6 480 1,5 150 1,3 1080 2 260 2,0 1600 3 600 4,4 3520 4 1100 8,8 7040 5 1700 13,2 10580 Tabela 1. Izgube zraka in energije, odvisne od velikosti odprtine [11] Puščanje komprimiranega zraka oziroma lekaža v pnevmatičnih sistemih oziroma komponentah je dejstvo. Vzroki za puščanje so številni in zelo različni. Želja uporabnikov pnevmatičnih sistemov je, da so izgube zraka zaradi nenadzorovanega iztekanja čim manjše oziroma da so s tem povezani stroški energije v razumnih mejah. Posledica izgub - lekaže - je delovanje kompresorja in potreba po dovajanju zraka v omrežje tudi takrat, ko porabniki ne delujejo (slika 9). Pri omrežnem tlaku 8 bar in reži netesnosti premera 1 mm izteče okrog 75 l/min oziroma 4,5 m3/h. Za ta volumski tok se porabi 0,6 kW energije in pri ceni 0,10 €/kWh pomeni pri celoletnem delovanju 8000 delovnih ur 480 €/leto dodatnih stroškov (tabela 1). Na osnovi raziskave v številnih podjetjih v ZDA so ugotovili, da se v industrijskih obratih izgubi do 20 % komprimiranega zraka z nenadzorovanim iztekanjem. V 175 primerih v realnem industrijskem okolju je bilo ugotovljeno, da prispevajo največji delež priključki, enote za pripravo zraka in izpihovalne šobe (sslika 10) [4]. Avtorji številnih študij navajajo, da je smiselno usmeriti prizadevanja za zmanjšanje izgub zraka na tri področja [2, 3, 5]: • zmanjšanje izgub pri pridobivanju in pripravi zraka - vzroki zanje so lahko način regulacije kompresorjev, puščanje na filtrih, regulatorju toka, na odva-jalniku vode, priključkih, sušilni-kih in varnostnih ventilih; • preprečevanje in odpravljanje izgub v razdelilni mreži - poškodovane cevi, počeni zvarjeni spoji, puščanje na plastičnih ceveh zaradi staranja, odvajalnikih vode, enotah za pripravo zraka, priključkih ter ventilih med po- sameznimi odseki mreže; • zmanjšanje porabe zraka v delovnih in krmilnih komponentah - puščanje ventilov, puščanje na hitrih spojkah, netesnost v valjih, na priključkih za cevi, prevelika poraba komprimiranega zraka zaradi neustreznega dimenzioniranja - te porabe zraka je najtežje zaznati. Po nekaterih podatkih je mogoče opravičiti izgube zraka največ za [9,10]: • 5 % pri majhnih omrežjih, • 7 % pri srednjih, • 10 % pri obsežnih omrežjih, • 13-15 % pri zelo velikih porabnikih, kot so livarne, železarne, v ladjedelništvu. Pri preseganju predpisane vrednosti izgube zraka je treba tlačno omrežje sanirati. Pri sanaciji se običajno uvedejo številni ukrepi zatesnitve, zamenjave delov cevi ali ventilov, ki puščajo, posodobitve pridobivanja in priprave komprimiranega zraka, izključevanje posameznih tlačnih omrežij, vgraditev merilnikov toka in podobno. Slika 10. Mesta in deleži izgube zraka zaradi iztekanja [4] Ventil 21 /2015/ 6 475 PNEVMATIKA ■ 7 Sklep Številne objave o porabi komprimi-ranega zraka in ukrepih za njegovo učinkovito rabo poudarjajo, da večina porabnikov ne ve, da so njihovi sistemi energijsko slabo izkoriščeni in bi bilo mogoče z izboljšanjem izkoriščenosti pnevmatičnih naprav in sistemov v podjetju prihraniti od 5 do 50 % stroškov za energijo. Dejanski podatki o porabi kom-primiranega zraka v podjetjih, ki morajo biti osnova za ukrepe pri izboljšanju energijske učinkovitosti pnevmatičnih sistemov, pogosto žal niso na voljo. Podjetja prav tako nimajo natančno opredeljenih stroškov uporabe pnevmatičnih komponent in sistemov. To otežuje izdelavo strategij in uvajanje izboljšav za povečanje energijske učinkovitosti pnevmatičnih sistemov oziroma podjetij. Natančnejšo oceno porabe zraka in energije je mogoče pridobiti le na osnovi celovite analize posameznih porabnikov. Le tako pridobljeni podatki so osnova za pripravo predlogov za zmanjšanje porabe zraka oziroma porabe energije za komprimiranje zraka in povečanje energijske učinkovitosti pnevmatičnih sistemov. Literatura [1] Direktiva 2012/27/eu evropskega parlamenta in sveta z dne 25. oktobra 2012 (http://eurlex.eu-ropa.eu/LexUriServ/LexUriServ. do?uri=OJ:L:2012:315:0001:005 6:SL:PDF (2014)). [2] Sator, A.: Energy saving; FESTO, International Conference Fluid power, Conference Proceedings, Maribor 2013 P. 17-25. [3] Festo: Energy efficiency@Fe-sto - solutions for a profitable and sustainable Future (www. festo.com/net/supportpor-tal/files/17414/energieeffizi-enz_2012_v10_en_neu_m.pdf (2014)). [4] Energy Conservation, Ecologically Conscious Pneumatic Systems, SMC (www.nfpa.com/events/ pdf/2012_eehpc/13_ener-gy%20saving%20course%20 outline.pdf (2014)). [5] Energiekosten und Leckagen, (http://www.druckluft-effizient. de/downloads/dokumente/ druckluft-leckage.pdf (2015)). [6] Partnering to Reduce Costs, Fluid Power Systems Conference (http://www.nfpa.com/events/ pdf/2013-fpsc/003-2013-fpsc--presentation.pdf (2014)). [7] Druckluft efficient erzeugen (http://eor.de/fileadmin/eor/ docs/aktivitaeten Veranstaltungsreihe/ 20101108_Kaeser_ Hr_Manthey_Vortrag_KL.pdf (2010)). [8] Kosten der Druckluft (http:// www.drucklufttechnik.de/www/ temp/Dlrepos.nsf /LookupHT-ML/ KompendiumPDF_d/$File/ Kapitel13.pdf (2014)). [9] Kožuh, M., M. Špendal: Varčno z energijo pri rabi komprimira-nega zraka, Center za energetsko učinkovitost JS Ljubljana (http://lab.fs.uni-lj.si/ldsta/vaje/ kv/Vl-kompzrak.pdf (1997, 2014)). [10] Das Druckluft-Kompendium (6. bearbeitete Auflage 2004), Hoppenstedt-Verlag (www.druc-klufttechnik.de (2015)). [11] Odkrivanje puščanja: OHPE (www.omega-air.si (2014)). Energy efficiency of pneumatic systems - energy consumption and costs Abstract: Pneumatic systems and components are very often used in automation and are still an alternative to electric drives, in spite of their low energy efficiency. Because of the high energy losses, pneumatic systems introduce the possibility of energy savings in the industrial plant. The measurements for increasing pneumatic system energy efficiency have to involve a clear definition of how much energy is consumed to produce compressed air, how much compressed air is used in the system, how much compressed air is wasted, and what are the possibilities to decrease the consumption of compressed air and energy. Keywords: pneumatics, energy efficiency, energy loss, compressed air consumption, compressed air costs, compressed air leakage \RTi INOVACIJE* RAZVOJ* TEHNOLOGIJE WWW.IRT30QO.COM NEPOGREŠLJIV VIR INFORMACIJ ZA STROKO Vodnik skozi množico informacij • proizvodnja in logistika • obdelava nekovin • orodjarstvo in strojegradnja • vzdrževanje in tehnična diagnostika • varjenje in rezanje • napredne tehnologije Povprašajte za cenik oglaševalskega prostora! | e-pošta: info@irt3000.si | www.irt3000.com VSAKA DVA MESECA NA VEČ KOT 140 STRANEH INDUSTRIJSKI FORUM I DT 2016 NAJVEČJI STROKOVNI DOGODEK INDUSTRIJE ZA INDUSTRIJO Predstavitev strokovnih prispevkov • Strokovna razstava • Aktualna okrogla miza • Podelitev priznanja TARAS Forum znanja in izkušenj Dogodek je namenjen predstavitvi dosežkov in novosti iz industrije, inovacij in inovativnih rešitev iz industrije in za industrijo, primerov prenosa znanja in izkušenj iz industrije v industrijo, uporabe novih zamisli, zasnov, metod tehnologij in orodij v industrijskem okolju, resničnega stanja v industriji ter njenih zahtev in potreb, uspešnih aplikativnih projektov raziskovalnih organizacij, inštitutov in univerz, izvedenih v industrijskem okolju, ter primerov prenosa uporabnega znanja iz znanstveno-raziskovalnega okolja v industrijo. Osrednje teme IFIRT inoviranje razvoj izdelovalne tehnologije orodjarstvo in strojegradnja meroslovje in kakovost toplotna obdelava in spajanje napredni materiali umetne mase in njihova predelava organiziranje in vodenje proizvodnje menedžment kakovosti avtomatizacija robotizacija informatizacija mehatronika proizvodna logistika informacijske tehnologije napredne tehnologije ponudba znanja varjenje in rezanje vzdrževanje in tehnična diagnostika Portorož, 6. in 7. junij 2016 industrijski ^cwwwln I Dodatne informacije: Industrijski forum IRT, Motnica 7 A, 1236 Trzin tel.: 01/600 1000 | faks: 01/600 3001 e-pošta: info@forum-irt.si | www.forum-irt.si | Organizator dogodka: PROFIDTP, d. o. o., Gradišče VI 4, 1291 Škofjica Partner dogodka: TECOS, Celje | Organizacijski vodja dogodka: Darko Švetak, darko.svetak@forum-irt.si www.forum-irt.si Glavni pokrovitelj dogodka: Power and productivity for a better world71 ABB Nacionalni pokrovitelj dogodka: SPIRIT SLOVENIJA Uj^^n y REPUBLIKA SLOVENIJA MINISTRSTVO ZA GOSPODARSKI RAZVOJ IN TEHNOLOGIJO Pokrovitelji dogodka: ii BÖHLER FANUC M HEXAGON Ü S3KEL METTLER TOLEDO YASKAWA Priznanje TARAS Priznanje za najuspešnejše sodelovanje znanstvenoraziskovalnega okolja in gospodarstva na področju inoviranja, razvoja in tehnologij. LETALSTVO Združeni narodi in Mednarodna organizacija civilnega letalstva -ob rob 70. obletnici ustanovitve Organizacije združenih narodov Aleksander ČIČEROV Izvleček: Štirikrat so se ljudje moderne dobe sestali, da bi reorganizirali svet: prvič leta 1648 ob Wesfalskem miru, drugič na Dunajskem kongresu leta 1815, tretjič v Parizu 1919 in četrtič na konferenci v San Franciscu 1945. ZDA so razen osebnih stroškov delegacij plačale stroške konference v San Franciscu. Družina Nelsona Rockefelerja je za zgradbo ZN dala zemljišče. Različne specializirane agencije, kot na primer ICAO, so se povezale z ZN. Naš namen je opisati in razložiti to povezovanje, ko praznujemo 70. obletnico ZN. Ključne besede: ustanovitev ZN, akt ustanovitve, mednarodne organizacije, specializirane agencije, sporazumi s specializiranimi agencijami, članstvo, ohranjati svetovni mir »Mi, ljudstva Združenih narodov, ki smo odločena, da ustvarimo pogoje, v katerih bosta lahko obveljala pravičnost in spoštovanje obveznosti, izvirajoč iz pogodb in iz drugih virov mednarodnega prava, moramo v te namene uporabiti mednarodne ustanove za pospeševanje ekonomskega in socialnega napredka vseh ljudstev, smo sklenila združiti svoje napore, da uresničimo te namene in s tem ustanovimo meddržavno organizacijo, ki se bo imenovala Združeni narodi.«1 ■ 1 Združeni narodi Ustanovna listina Združenih narodov je bila podpisana 26. junija 1945 v San Franciscu, veljati pa je začela 24. oktobra 1945. Danes štejejo ZN 193 članic - suverenih držav. Slovenija je kot samostojna država postala članica ZN 22. maja 1992. Med t. i. prvotnimi članicami ZN je bila tudi Demokratična federativna Jugoslavija, katere konstitutivna članica je bila takrat tudi Republika Slovenija. Začetki nastajanja ZN segajo na začetek 2. svetovne vojne.2 Namen tega prispevka je pokazati povezavo med Ustanovno listino ZN in nastankom ter povezavo specializiranih ustanov (med katere sodi tudi Mednarodna organizacija civilnega letalstva -ICAO) z ZN. Trenutek za ta prikaz je umesten, saj letos ZN praznujejo 70. obletnico svojega obstoja. ■ 2 Specializirane ustanove ZN Najprej je potrebno povedati, da je Ustanovna listina (v nadaljevanju UL) mednarodna večstranska pogodba. Njen izvirnik je deponiran (shranjen) pri vladi ZDA. 24. oktobra 1945, ko je začela veljati - kar pomeni, da jo je ratificiralo vseh pet stalnih članic Organizacije združenih narodov in petdeset držav podpisnic - praznujemo kot dan Združenih narodov. ZN so brez dvoma politična mednarodna organizacija. Na podlagi te ugotovitve je mogoče zaključiti, da s svojo dejavnostjo ne pokrivajo celotnega mednarodnega sodelovanja in v tem okviru še posebej ne tehničnih organizacij. Med njimi so nekatere, ki so nastale že pred ustanovitvijo ZN, in to dejstvo ZN tudi upoštevajo. Pri presoji njihove povezanosti z ZN velja upoštevati 57. člen UL, ki določa: Mag. Aleksander Čičerov, univ. dipl. prav., Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo 1 Povzeto po Ustanovni listini Združenih narodov in Statutu Meddržavnega sodišča, izdalo Društvo za Združene narode za Republiko Slovenijo, Ljubljana 1992. Ustanovitev ZN je predstavil S. C. Schlesinger v delu Act of Creation, Westview Press, 2004. 2 Glej podrobno D. Türk, Temelji mednarodnega prava, 33 Pravna obzorja, GV Založba, Ljubljana 2007, str. 320 in naprej. 478 Ventil 21 /2015/ 6 LETALSTVO Sedež OZN v New Yorku »1. Razne specializirane ustanove, ki so bile ustvarjene z medvladnimi dogovori in imajo široke mednarodne naloge na ekonomskem, socialnem, kulturnem, prosvetnem, zdravstvenem in sorodnih področjih, ... se povežejo z ZN v skladu z določbami 63. člena. 2. Takšne ustanove... se v nadaljnjem besedilu označujejo kot specializirane ustanove.«3 UL v nadaljevanju podrobno določa dajanje priporočil, pobud za pogajanja, odgovornost za izpolnjevanje nalog Organizacije ZN in še posebej Ekonomsko-social-nega sveta v okviru poglavja X. Pravno podlago za sodelovanje »tehničnih« specializiranih ustanov/ agencij najdemo v 63. členu UL: »1. Ekonomski in socialni svet sme s katerokoli izmed ustanov, omenjenih v 57. členu, skleniti dogovore, s katerimi se določijo pogoji, po katerih bo ta ustanova povezana z Združenimi narodi. Taki dogovori se predložijo v potrditev Generalni skupščini. 2. Svet sme usklajevati dejavnosti specializiranih ustanov s tem, da jih konzultira in jim daje pripo- ročila, kakor tudi s tem, da daje priporočila Generalni skupščini in članom Združenih narodov.«4 Pri navedenih določbah je potrebno upoštevati, da so specializirane ustanove v sistemu ZN samostojni subjekti mednarodnega prava, ki imajo lastne ustanovne dokumente (statut), članstvo, lastna sredstva in programe. Povedali smo že, da je v ZN vključenih 193 držav, v ICAO kot eno od t. i. tehničnih mednarodnih organizacij in specializiranih ustanov pa kar 201 država. Vsaka specializirana ustanova torej sklene z ZN v skladu s 63. členom UL poseben sporazum, v katerem so določeni okviri sodelovanja. Sporazum, ki je mednarodna bilateralna pogodba, vsebuje določila o celi vrsti vprašanj: o posvetovanjih, uvrščanju točk na dnevni red, izmenjavi informacij, skupnih standardih za uslužbence in podobno. ■ 2.1 Tehnične ustanove ZN V sistemu ZN so danes naslednje specializirane ustanove: - Mednarodna organizacija dela (MOD), - Svetovna zdravstvena organizacija (WHO), - Organizacija ZN za izobraževanje, znanost in kulturo (UNESCO), - Organizacija za prehrano in kmetijstvo (FAO), - Mednarodni sklad za kmetijski razvoj (IFAD), - Mednarodni denarni sklad (IMF), - Skupina Svetovne banke (IBRD, IFC,IDA, MIGA, ICSD), - Mednarodna organizacija civilnega letalstva (ICAO), - Mednarodna pomorska organizacija (IMO), - Svetovna meteorološka organizacija (WMO), - Svetovna organizacija za intelektualno lastnino (WIPO), - Organizacija ZN za industrijski razvoj (UNIDO), - Mednarodna organizacija za jedrsko energijo (IAEA), - Univerzalna poštna zveza (UPU), - Mednarodna unija za telekomunikacije (ITU). Že iz imen posameznih ustanov je mogoče ugotoviti njihovo specifično »tehnično« področje, za katero so odgovorne. Toda tudi na t. i. tehničnih področjih ni mogoče zagotoviti popolne politične nevtralnosti, saj so tudi specializirane agencije del mednarodnih odnosov in se političnim vidikom ne morejo v celoti izogniti. ■ 2.2 Sporazum, specializirane agencije in ZN Izraz »specializirana agencija« uporabljamo za posebno vrsto mednarodnih organizacij, ki so s posebnim sporazumom povezane z ZN. Njihov pravni status je urejen s posebno konvencijo o pooblastilih in izjemah specializiranih agencij iz leta 1947. Ker bomo v nadaljevanju govorili o ICAO, je potrebno omeniti, da je ta specializirana agencija sklenila sporazum z ZN 13. maja 1947.5 ■ 3 Mednarodna organizacija civilnega letalstva Omenili smo, da so nekatere t. i. tehnične mednarodne organizacije nastale že pred ustanovitvijo ZN, torej pred letom 1945. To velja tudi za Mednarodno organizacijo civilnega letalstva (ICAO). Ne da bi se spuščali 3 Glej 57. člen UL. 4 Glej še 64., 65. in 66. člen UL. 5 L. Weber, International Civil Aviation Organization (An Introduction), Kluwer Law International, 2007. Glej tudi Th. Buergenthal, Law Making in International Civil Aviation Organization, 1969. 479 Ventil 21 /2015/ 6 LETALSTVO Sedež ICAO v Montrealu v podrobnosti, povejmo, da je bila že leta 1919 ustanovljena Mednarodna komisija za zrakoplovstvo, leta 1944 ( 4. aprila 1944) pa je nastala ICAO.6 Zakaj je torej ICAO specializirana agencija in povezana z ZN? Odgovor najdemo v preambuli k Čikaški konvenciji.7 Preambula določa: »Glede na to, da prihodnji razvoj mednarodnega civilnega letalstva lahko v veliki meri prispeva k ustvarjanju in ohranjanju prijateljstva in razumevanja med državami in ljudstvi sveta, vsaka njegova zloraba pa lahko postane nevarna za splošno varnost, in glede na to, da je zaželeno, da se prepreči vsak nesporazum med državami in ljudstvi in da se med njimi spodbuja sodelovanje, od katerega je odvisen mir v svetu, zato so podpisane vlade, potem ko so se dogovorile o določenih načelih in ureditvi z namenom, da bi se mednarodno civilno letalstvo lahko razvijalo varno in redno in da bi se mednarodni zračni promet lahko vzpostavil na podlagi enakih možnosti in potekal pošteno in gospodarno, sprejele to Konvencijo.« In sedaj k bistvu ICAO. ICAO ima cilj oziroma cilje, ki jih ZN glede na njihovo naravo ne morejo uresničevati. ICAO je torej odgovorna za uresničevanje specializiranih ciljev, ki so navedeni v 44. členu Čikaške konvencije. Ti pa so: a) zagotoviti varno in redno rast civilnega letalstva po vsem svetu, b) spodbujati razvoj gradnje in uporabe zrakoplovov v miroljubne namene, c) spodbujati razvoj zračnih poti, letališč in naprav za zračno plovbo za mednarodno civilno letalstvo, d) zadovoljevati potrebe ljudi vsega sveta po varnem, rednem, učinkovitem in ekonomičnem zračnem prevozu, e) preprečevati ekonomske izgube, ki bi jih povzročila nerazumna konkurenca, f) zagotavljati, da se pravice držav pogodbenic spoštujejo v celoti in da ima vsaka država pogodbenica pravično možnost za delovanje mednarodnih letalskih družb, g) preprečevati diskriminacijo med državami pogodbenicami, h) spodbujati varnost letenja v mednarodni zračni plovbi, i) na splošno in v vseh pogledih razvijati mednarodno civilno zrakoplovstvo.8 ■ 4 Zaključek Ob rob častitljivi obletnici ZN velja poudariti, da se ta svet morda ne bi vrtel tako, kot to urejajo specializirane agencije ZN. Če samo pomislimo na mednarodni zračni promet, na pomorski promet in promet po cestah in železnicah, le kako bi teklo naše življenje. Res je, da še ne gre vse tako, kot bi si želeli. Toda bistvo je vendarle tu: kar ne morejo ZN, store specializirane agencije v korist vseh ljudi tega planeta. United Nations and International Civil Aviation Organization - Celebrating the 70's Anniversary of the Foundation of the United Nations Organization Abstract: four times in the modern age, men have sat down to reorder the world, firstly at the Peace of Westphalia in 1648, secondly at the Congress of Vienna in 1815, thirdly in Paris in 1919 and fourthly in San Francisko in 1945. The United States of America agreed to pay all costs of the San Francisco's conference - except for the personel expences of the delegates. Nelson Rockefeller's family gave a land for the U.N. building in New York City. The various specialized agencies, such as the ICAO have been brought into the relationship with the United Nations.It is our intention to describe and understand this relationship when celebrating the UN 70 years anniversary. Keywords: Founding of the United Nations, act of creation, international organization, specialized agencies, agreements with specialized agencies, membership, to maintain international peace. 6 Glej podrobno nav. delo L. Weber, International Civil Aviation Organization, str. 1 in naprej. 7 Konvencija o mednarodnem civilnem letalstvu, sprejeta v Čikagu 1944. leta; glej mag. Aleksander Čičerov, Konvencija o mednarodnem civilnem letalstvu, Ljubljana 2011, izdala Fakulteta za strojništvo UL. 8 Glej A. Čičerov, Mednarodno letalsko pravo, Uradni list RS, 2009, nav. delo L. Webra, Th. Buergenthala, M. Milde, International Air Law and ICAO, eleven international publishing, 2008. 480 Ventil 21 /2015/ 6 SLOVENSKO DRUŠTVO ZA TRIBOLOGIJO TEME 2. mednarodna konferenca o TRIBOLOGIJI POLIMEROV ßilyTrib 2016 0 Trenje in obraba polimernih materialov 0 Polimerni materiali, kompoziti in nano-kompoziti za tribološke aplikacije 0 Mazanje in tribo-kemija polimerov in mejnih slojev 0 Adhezija, mejni filmi, omočljivost in površinska energija 0 Ekološki vidik polimerov in njihova povezava s tribologijo 0 Nanotehnologija v povezavi s tribologijo polimerov 0 Metode preizkušanja polimernih materialov 0 Snovanje in modeliranje polimerov 0 Izzivi v proizvodnji polimerov 0 Tribološke aplikacije, polimerne komponente 0 Polimeri v industrijskih aplikacijah Potrjeni sponzorji B/S/H/ E □Mehanizmi Iskra Mehanizmi, d.o.o. ¡ RTI TriboLogija in površinska nanotehnoLogija 15. in 16. september 2016 Ljubljana, Slovenija TriboLogija in površinska nanotehnoLogija KONTAKT SLOVENSKO DRUŠTVO ZA TRIBOLOGIJO Prof. dr. Mitjan Kalin - predsednik konference Joži Sterle - tajništvo Bogišiceva 8 1000 Ljubljana Slovenija Telefon: +386 1 4771 460 Fax: +386 1 4771 469 E-mail: polytrib@tint.fs.uni-lj.si Web: www.tint-polytrib.com i ■ ^ — ■Im ■ - F V ,rr -j ^ Tjw L -.- I ' "* -.• iL^Jta*« " Tí v J. www.tint-polytrib.com 1 AKTUALNO IZ INDUSTRIJE Elektroprevodna obloga E-CTFE (Halar®) T* ÍHMI a rm ili oil 3 CffkK r m-i OtKHBj n^U 4-if "f* 1 1 *11 ¿VIhhua uuu Ciai Slika 2. Primerjalni diagram termoplast:ičnih praškastih nanosov V Cinkarni Celje - PE Polimeri - smo za zaščito posod v farmacevtski, pe-trokemijski in kemijski industriji razvili tehnologijo nanašanja praškaste prevodne obloge na osnovi Teflona®. Obloga je primerna tudi v prehramb-ni industriji, saj je v celoti skladna s standardom FDA. Uporablja se kot antistatični premaz za protikorozijsko zaščito elementov, kjer se pojavlja nevarnost nabiranja statičnega naboja. Primerna je tudi za uporabo v eksplozijsko nevarnih območjih. Izbor najprimernejše obloge za nanos na kovinske podlage je ključen za zaščito površin in mora upoštevati kemijske, temperaturne in mehanske obremenitve v proizvodnem procesu. Elektroprevoden E-CTFE je črn, delno kristaliniOen fluo riran praška sti termoplast s polnili. Ima zelo dobro kemijsko obstojnost in odlične elek-troprevodne lastnosti v obmeeu do 150 °C. Granulat je dobavljiv v obliki črnega prahu s povprečno velikostjo delcev 80 |jm in temperaturo tališča 227 °C. Na podlagi dobljenih smernic in informacij proizvajalca granulata o lastnostih materiala smo s pomočjo lastnega znanja in izkušenj razvili tehnologiijo nanašanja prevodne obloge; E-CTFE. Opravljena so bila števi lna testiranja na vzorčnih površinah, s katerimi smo ugotovili potrebne parametre za nanašanje obloge, kot so temperatura tališča materiala, število nanosov in čas segrevanja obloge med posameznimi fazami nanašanja. Določana jn bila tndi optimalna debelina nanosa, ki zagotavlja ustrezno zaščifo površin in znaša 800 |jm. Na površine se nanaša z elektrostatično metodo, ki temelji na uporalči visoke napetosti negativne polaritete. Ta povzroči, da se veliko število elektronov oprime delcev pualkastega materiala na poOi skozi elektrostatič-oo pištolo. Med pištolo in preOme-tom nastane električno polje. Posledica je enakomeren nanos obloge. Obdelovance je potrebno pred nanašanjem segreti na dalovno tem- peraturo. Praškasti material se nanaša v več slojih. Posamezne faze nanosa si sledijo v časovnih presledkih, po nanosu zaključnega sloja pa se izvede postopek sintranja v peči. Lastnosti prevodne obloge E-CTFE so izjemna odpornost proti gorenju, nizka stopnja prepustnosti za medije, zelo dobra kemijska odpornost in zelo dobre termične lastnosti. Za elektroprevodno oblogo E-CTFE imamo pridobljeno poročilo o preskusu TEx 404/14 instituta SIQ. Glede na rezultate meritev so bili vzorci z nanosom obloge E-CTFE na kovinski podlagi elektrostatično disipativ-ni (vrednost naelektritve: 0 nC). Vir: Cinkarna Metalurško-kemična industrija Celje, d.d., Kidričeva 26, 3001 Celje, Slovenija, T: +386 (0)3 427 66 44, R +386 (0)3 427 66 39, internet: http://www.ci7karna.si/, g. Luka Fideršeč Slika 1. Posoda, zaščitena s ¡prevodno oblogo E-CTFE (T..M'.IIjIIK 1DH KO ¿TO'.'UIZtfin lN3L4"H,.M> S 482 Ventil 21 /2015/ 6 AKTUALNO IZ INDUSTRIJE Krilni zasučni valj DRVS Zasučni modul (zgoraj) In senzorska enota s kablom (spodaj) Podjetje FESTO predstavlja krilni zasučni valj DRVS, ki ga odlikujejo kompaktna in enostavna konstrukcija ter nizka cena za velike učinke. Zasučni krilni pogon se izdeluje v sedmih velikostnih razredih z obojestranskim elastičnim končnim dušenjem, poljubnim načinom vgradnje, zasučnimi koti med 90° in 270°, kotom dušenja 0,5°, natančnostjo ponovitve položaja 1° in frekvence 2 oziroma 3 Hz. Dvosmerno delujoči zasučni valji družine DRVS imajo zaradi svoje kompaktne konstrukcije majhno maso, velik razpoložljiv moment -do 20 Nm pri 6 barih, so ustrezno zatesnjeni in primerni tudi za zelo težke delovne pogoje oziroma gro- bo okolje. Kot zasuka je določen ob vgradnji, ki je dokaj enostavna. Zasučni modul je opremljen s senzorjem položaja SRBS-Q1/Q12, ki omogoča brezdotično ugotavljanje položaja oziroma je brez mehanskega prislona. Določanje preklopne točke pri montaži je enostavno in hitro. Pri vgradnji enote se mesto preklopa vnese v krmilje elektronike s pritiskom na tipko. Brezkontak-tno ugotavljanje končnega položaja zagotavlja dolgo življenjsko dobo brez vzdrževanja. Vir: FESTO, d. o. o., Blatnica 8, 1236 Trzin, tel.: 01 530 21 00, faks: 01 530 21 25, e-mail: info_si@festo.com, http://www.festo.com, g. Bogdan Opaškar Velikost 6 8 12 16 25 32 40 Pnevmatični priključki M3 M3 M5 M5 M5 G1/8 G1/8 Teoretični moment pri 6 bar [Nm] 0,15 0,35 1 2 5 10 20 Maks. dovoljena aksialna din. sila Fx [N] 10 10 20 25 40 75 120 Maks. dovoljena din. radialna sila Fz [N] 15 20 25 30 60 200 350 Maks. dovoljen vztrajnostni masni moment [kgm2 x 10-4] 6,5 13 50 100 120 200 350 njDMi -mi«] 'j,-]',v/i ■. Luianrainr brez naročnine (plačilo samo PTT stroški) brezplačna spletna PDF revija WWW.SVET»ME.S! poišči si svoje točke po sloveniji 483 Ventil 21 /2015/ 6 AKTUALNO IZ INDUSTRIJE Varnostne rešitve »Pripravljeno za uporabo« Miel predstavlja OMRON-ove namenske varnostne sisteme, primerne za takojšnjo uporabo. Sestavljajo jih varnostna stikala, varnostni modul G9SE in varnostni aktuator. Varnostni sistem deluje tako, da varnostno stikalo E-Stop pridobi informacijo G9SE, varnostni modul spremlja in procesira vhodni signal, varnostni aktuatorji pa poskrbijo za varno zaustavitev stroja. tovitev napake, • do 4 varnostni izhodi pri samo 22,5 mm široki varnostni enoti, • odzivni čas posameznega kanala največ 15 ms. Sistem je primeren za strojegradnjo, strego in logistiko, pakirne stroje, pre-hrambno in avtomobilsko industrijo. Uporabnik glede na zahteve lahko sam oblikuje svojo varnostno rešitev. G9SE201DC24, G9SE401DC24, • varnostni aktuator: J7KNA-09-01 - kontaktor za motor, MX2 - frekvenčni pretvornik, Accurax G5 - servosistem, • kompaktni napajalnik, 60 W, 24 VDC: S8VK-G06024, • tipko za ponovni zagon, 22 mm tipka: A22N. Podjetje skupaj z naročniki in kupci pripravi najugodnejšo varnostno Značilnosti sistema so: • skladnost s standardom ISO 13850, • zmanjša stroške izvedbe, • zaradi enostavnosti hitrejša rešitev varnosti za stroj, • LED-indikatorji za hitrejšo ugo- Pri tem ima na voljo različne vhodne, logične in izhodne komponente: • varnostne stop tipke: A22E -tipka E-Stop, A165E - varnostna stop tipka, ER5018 - kompaktno varnostno stikalo za žico, • logični varnostni modul: rešitev za aplikacijo v industriji. Vir: MIEL Elektronika, d. o. o., Efenko-va cesta 61, 3320 Velenje, tel.: +386 3 898 57 50 (58), fax: +386 3 898 57 60, internet: www.miel.si, e-pošta: info@miel.si 484 Ventil 21 /2015/ 6 AKTUALNO IZ INDUSTRIJE Servomotor z vgrajenim regulatorjem Novi Omronov servosistem ima poleg servomotorja integriran tudi ser-voregulator. S tem se zmanjša prostor, potreben za vgradnjo. S takšnim servosistemom se skrajša čas vgradnje, prihrani se pri električni napeljavi in prostoru v elektrokrmilni omari. Primeren je tako za velike kot tudi za manjše stroje, v katerih je prostor v električni omari omejen. Sistem ima poleg motorja vgrajeno vhodno--izhodno enoto, krmilje in priključek EtherCAT za povezavo s krmilnikom Sysmac (Motion Controller). Manj ožičenja, poenostavljena vgradnja: • napajanje DC močnostnega dela in krmilja po enem vodniku, • vgrajene vhodne-izhodne enote, • predpripravljeni vodniki s priključki, izvedeni v zaščiti IP65. Prednosti: • velika izbira moči motorjev z navorom od 2,55 Nm do 25 Nm, • 3000 vrt./min nazivne hitrosti, • prihranek prostora, • prihranek energije zaradi skupnega napajanja močnostnega dela in krmilja, Vir: MIEL Elektronika, d. o. o., Efenko-va cesta 61, 3320 Velenje, tel.: +386 3 898 57 50 (58), fax: +386 3 898 57 60, internet: www.miel.si, e-pošta: info@miel.si Družina motorjev z ograjenim regulatorjem Tabela 1. Izvedbe in karakteristike Hitrost Vrsta zaščite Prirobnica Nazivni navor Moč Model* 80 x 80 mm 2,55 Nm 880 W R88E-AECT0230(D/E)-(B)S2 3,2 Nm 1 kW R88E-AECT0330(D/E)-(B)S2 3000 vrt./min IP65 100 x 100 mm 4,3 Nm 1,35 kW R88E-AECT0430(D/E)-(B)S2 5,0 Nm 1,57 kW R88E-AECT0530(D/E)-(B)S2 142 x 142 mm 11,7 Nm 3,67 kW R88E-AECT1130(D/E)-(B)S2 190 x 190 mm 25 Nm 7,85 kW R88E-AECT02530(D/E)-(B)S2 * D = inkrementalni dajalnik impulzov / E = absolutni dajalnik impulzov / B = motor z zavoro Tabela 2. Napajalne enote Vhodna napetost Dimenzije (Š x D x V) Izhodni tok Izhodna moč Model 400 V 3~ 82,4 x 270,6 x 352,5 mm 20 A 11,3 kW R88S-EAD20R 40 A 22,5 kW R88S-EAD40R 485 Ventil 21 /2015/ 6 MOV/OSTI NA TRGU Odstranjevanje vode in trdnih delcev iz dizelskih goriv Hydac predstavlja napravo za odstranjevanje trdnih delcev iz dizelskih goriv- LVU-CD-10 Economy, ki je namenjena dvosto-penj ski filtraciji dizelskih goriv v ob- vodu . Naprava učinkovito odstranjuje trdne delce in vodo in tako preprečuje težave s filtri in sistemi za vbrizgavanje goriva. Z uporabo filtrirne naprave LVU--CD-10 Economy se zmanjša vsebnost vode, trdnih delcev in mikroorganizmov v gorivu na minimum in tako preprečijo dragi izpadi in popravila. Zaradi svoje kompaktnosti in robustnosti je Economy izvedba naprave LVU-CD-10 še posebej primerna za servisiranje. Na voljo je tudi v izvedbi Standard in Premium, pri kateri je delovanje (npr. izpust odstranjene vode iz dizla) popolnoma avtomatizirano. Področja uporabe: • mobilni in stacionarni generatorji, npr. v bolnišnicah , nakupo- valnih središčih, elektrarnah; • rezervoarji kmetijskih in gradbenih strojev; • rezervoarji goriva v kmetijstvu in gradbeništvu. Prednosti naprave so: • povečana varnost delovanja strojev zaradi čistega goriva brez vode in trdnih delcev; • zaradi odstranjevanja vode se zmanjša tudi nevarnost pojava mikroorganizmov v gorivu; • kompaktna in robustna izvedba ter enostavna uporaba. Vir: HYDAC, d. o. o., Zagrebška c. 20, 2000 Maribor, tel.: 02 46015 20; faks: 02 460 15 22, internet: www. hyacdac.com, e-mail: info@hydac.si, g. Dejan Glavač HYDAC hrttfi' kol'-fii if prljülrtji zahl ufjujt'nm .hi - T3pr» zit tiha za t to zatipaiyt irr t dl» ¿t^j'ftiy flrüihiritp lini, lwIhh' wtV fit ti oh ¡-¡k 11'ziillnl'at xltozi ■ .-■<• np[u leto £016.' n tin ► -riliilr L! ji ©»TEHNOLOŠKI PARK LJUBLJANA si t: 01 620 34 03 f: 01 620 34 09 e: info@tp-lj.si www.tp-lj.si Tehnološki park Ljubljana d.o.o. Tehnološki park 19 SI-1000 Ljubljana 486 Ventil 21 /2015/ ó 486 MOV/OSTI NA TRGU B & R Power Panel C70 Starting kit Komponente sistema Podjetje PS, d. o. o., Logatec ponuja po ugodni ceni B & R Power Panel C70 Starting kit Power Panel C70, ki vključuje: • mešani vhodno-izhodni modul X20C8281, • demo verzijo programskega paketa Automation Studio (polna funkcionalnost programa za obdobje 30 dni dela - upoštevajo se samo dnevi uporabe), • USB-ključek s pripadajočo dokumentacijo (Quick Start Guide) in video navodili za uporabo. Tehnična specifikacija: Power Panel C70: • PLC in HMI v eni enoti, • 7'' rezistivni zaslon na dotik (panoramski pogled), • procesna enota Intel Atom 333 MHz, • 256MB DDRAM, 32kB FRAM, 2GB FLASH pomnilnika, • 1 x Ethernet, 1 x POWERLINK ter komunikacijski vmesnik 1 x X2X, • 2 x USB-vmesnik. Mešani vhodno-izhodni modul X20CM8281: • 4 digitalni vhodi, • 2 digitalna izhoda, • 1 analogni vhod, napetostni ±10 V ali tokovni 0-20 mA / 4-20 mA, 12-bitna resolucija, • 1 analogni izhod, napetostni ±10 V ali tokovni 0-20 mA, 12-bitna resolucija. Prednosti B & R Power Panel C70 Starting kita: • enostavna in ugodna rešitev za različne vrste aplikacij, • zagotovljena tehnična pomoč podjetja PS, d. o. o., Logatec, • kratka dokumentacija v slovenskem jeziku, • video posnetki z navodili o uporabi Starting kita, • možnost brezplačne izposoje kovčka z B & R Power panel C70 Starting kitom, • na zalogi. Razlogi za izbiro produktov B & R: • celostna paleta izdelkov: krmilniki, industrijski računalniki, vhodno- -izhodne enote, napajalniki, ser-voregulatorji, frekvenčni pretvorniki, varnostni moduli za logiko in krmiljenje gibanja, servo- in koračni motorji, planetni reduktorji; • možnost redundance krmilnikov; • V/I-enote s tehnologijo reAction - odzivni čas ene mikrosekunde; • v vse krmilnike integrirani strežniki OPC/UA, FTP in WEB; • strežnik OPC/UA podpira odje-malčevo dinamično iskanje in branje procesnih spremenljivk; • enostavna diagnostika vseh komponent z upravljalnim pa-nelom ali spletnim brskalnikom; • programiranje vseh naprav B & R v enem celovitem razvojnem okolju - Automation Studio. Podpora vseh programskih jezikov IEC 61131, tudi C in C++; • programiranje z uporabo programskih blokov MAPP (angl. Modular APPlication), ki omogočajo skrajšanje časa razvoja programske opreme za kar 67 % ter bistveno povečajo preglednost programa; • veliko število razvitih namenskih programskih blokov in knjižnic za različne branže industrije; • knjižnica SDC (angl. Smart Device Controller) za vodenje različ- nih tipov aktuatorjev po hitrosti in poziciji (servo- in koračni pogoni drugih proizvajalcev, hidravlični in pnevmatični cilindri ...); • avtomatično generiranje kode projektov MATLAB/Simulink za B & R krmilnike (B & R Automation Studio Target for Simulink); • avtomatično kreiranje strojne konfiguracije v Automation Studiu z uvozom datoteke EPLAN. Prav tako se prenesejo poimenovanja digitalnih in analognih vhodov/izhodov; • povezava SDL3 (angl. Smart Display Link 3) med panelom in industrijskim računalnikom. Prenos vseh signalov po standardnem Ethernet kablu (do 100 m); • opcija poljubne prilagoditve videza čelne plošče upravljalnega panela; • tehnologija safeMOTION za varno krmiljenje gibanja. Podpora 18 varnostnih funkcij: STO, STO1, SBC, SOS, SS1, SS2, SLS, SDI, SLI, SMS, SLP, SMP, SLA, SBT, RSP, SLT, Safe Homig, SafeROBOTICS. Vir: PS, d. o. o., Logatec, Kalce 30b, 1370 Logatec, tel.: 01/750-85-10, e-pošta: ps-log@ps-log.si, internet: www.ps-log.s, g. Andrej Zupančič Ventil 21 /2015/ ó 487 NOVOSTI NA TRGU Svetlobne varnostne zavese DeTec4 Core Ex za eksplozivna okolja Eksplozivna okolja so urejena s posebej strogimi varnostnimi predpisi in standardi. Nezaščitene varnostne svetlobne zavese lahko v takšnem okolju povzročijo eksplozijo. SICK-ovo protiek-splozijsko zaščitno ohišje z vgrajeno varnostno svetlobno zaveso zanesljivo zmanjšuje nevarnost eksplozije. S svetlobnimi varnostnimi zavesami DeTec4 Core Ex SICK postavlja nove standarde za uporabo v eksplozivnem okolju. Skupaj z zaščitnim ohišjem je ta svetlobna zavesa namenjena uporabi v industriji, kjer je potrebno zagotoviti zaščito človeka in strojev pred eksplozijami in uskladiti varnost z veljavnimi standardi. Robustno aluminijasto protieksplo-zijsko zaščitno ohišje v štirih različnih dolžinah omogoča različne zaščitne višine polj, to je 600 mm, 900 mm, 1200 mm in 1500 mm. S standardizirano ločljivostjo 30 mm je mogoče doseči razdalje zaznavanja do osem metrov. Vse naprave so dobavljene trajno prednameščene v zaščitnem ohišju, kar omogoča hiter zagon in obratovanje. Delovanje brez napak tudi v najbolj ekstremnih pogojih zagotavljata odporen material, enostaven za čiščenje, in zaščita pred prahom in vodo. Vsi pridobljeni certifikati potrjujejo visoko odpornost materiala pred eksplozijami v notranjosti ohišja. Protieksplozijsko zaščitno ohišje za varnostne svetlobne zavese je zasnovano in odobreno za uporabo v skladu z ATEX za plin: II 2 G Ex d IIB T6 Gb, za prah: II 2 D Ex tb IIIC T56 °C Db. NFPA 70 / NEC 500, razred I, Div. 1, skupin C in D, razred II, Div. 1, skupine E, F in G in razreda III, Div. 1. Ohišje je združljivo tudi s številnimi SICK-ovimi varnostnimi svetlobnimi zavesami in primerno za uporabo v lakirnih kabinah, silosih žita, kemičnih tovarnah, farmacevtski proizvodnji, strojništvu in podobno. Kombinacija protieksplozijskega zaščitnega ohišja in varnostne svetlobne zavese je bila ustrezno testirana in je edinstvena na trgu, hkrati ožičena in odobrena s strani UL. Omogoča vrhunsko zaščito in zanesljivo izpolnjuje vse potrebne varnostne standarde in zahteve zakonodaje. Vir: SICK, d. o. o, Cesta dveh cesarjev 403, 1000 Ljubljana, tel.: 01 47 69 990, faks: 01 47 69 946, e-pošta: office@sicksi, http://www.sick.si, g. David Vidmar VIMTRÜIMMCA 27.-29.01.2016 Celje, Slovenija www.icm.si, e-mail: intronika@icm.si Mednarodni strokovni sejem za industrijsko in profesionalno elektroniko International Trade Fair for Industrial and professional electronic il PASSION FOR PERFECTION Mednarodna konferenca o tesnjenju 2016 19th International Sealing Conference Stuttgart 2016 - 19th ISC- 19. mednarodna konferenca o tesnjenju bo 12. in 13. oktobra na Univerzi v Stuttgartu v organizaciji VDMA - skupina za fluidno tehniko, pod vodstvom prof. dr. ing. habil. Wernerja Haasa (haas@ima.uni-stuttgart. de) z Inštituta za strojne elemente. Niti osebni avto, hidravlični valj, pametni telefon ali procesor za hrano - noben tehnični izdelek ne deluje brez tesnil. Da bi tehnični izdelki postali bolj učinkoviti, tudi tesnilni sistemi postajajo zahtevnejši. Biti morajo energijsko bolj učinkoviti, trajnejši in zanesljivejši, kar ni mogoče brez inovativne tehnologije tesnjenja. Zato bo moto konference 2016: Tehnologija tesnjenja - nujno potrebna! Namen konference je predstaviti dosežke raziskav, rezultate razvoja in izkušnje uporabnikov ter izmenjati te izkušnje med vsemi zainteresiranimi udeleženci. Vsi zainteresirani za predstavitev lahko dobijo navodila pod naslovom »Call for Papers« na spletnem naslovu www.sealing-conference.com ali na tiskani verziji na naslovu christian.geis@vdma. org. Povzetki v nemškem ali angleškem jeziku morajo biti posredovani do 26. februarja 2016. Na 19. ISC bodo obravnavane naslednje teme: - statična tesnila, - rotacijska gredna tesnila, - sem-in-tjakajšnja tesnila (hidravlika in pnevmatika), - osnove tehnologije tesnjenja, - mehanska tesnila, - materiali in površine, - shranjevanje energije, trenje, obraba, - simulacije, - standardizacija, patenti, zakonodaja, postopki preskušanja, - uporaba in izkušnje. Ob konferenci se načrtuje priložnostna razstava. Informacije: Fachverband Fluidtechnik im VDMA 19th ISC Dr. Christian Geis Postfach 71 08 64 60 498 Frankfurt am Main, BDR Tel.: +49 (0) 69 66 03-13 18 Faks: +49 (0) 69 6603-23 18 e-pošta: christian.geis@vdma.org Vir: Press release VDMA, Postfach 710864, 60498 Frankfurt am Main, BRD Ventil 21 /2015/ 6 489 PODJETJA PREDSTAVLJAJO Roboti Staubli v prehrambni in živilski industriji V zadnjih letih je proizvajalec robotov Staubli veliko vlagal v izboljšave in razvoj robotov za področje prehrambne in živilske industrije. Visoka zmogljivost, dinamičnost, natančnost in značilna oblika njihovih robotov postavljajo merila pri uvedbi avtomatizacije tudi na tem področju. Pakiranje rib z robotom Staubli TX90HE Pakiranje z robotom TS80 Švicarski proizvajalec robotov Staubli tako nudi daleč najširši in najz-mogljivejši asortiman robotov za živilsko industrijo. Pri izbiri je potrebno upoštevati pomembne parametre, kot so cikel, doseg, nosilnost, higienske zahteve ter prilagojenost procesom čiščenja. Z upoštevanjem navedenih zahtev bo izbira robota optimalna. Izbiramo lahko med štiri- ali šesto-snimi roboti standardne ali posebne izvedbe. Roboti Staubli se tako uporabljajo: • pri rokovanju z različnimi vrstami živil (kruh, testenine, pecivo, mesni, ribji ali mlečni izdelki, zamrznjena hrana, sadje in zelenjava,...); • za različne procese (polnjenje, točenje, rezanje, ravnanje, označevanje, razvrščanje, pakiranje, paletiziranje, ...). Pri robotih Staubli, ki so namenjeni za prehrambno industrijo, se za mazanje pogonov posameznih osi uporablja posebno olje NSF H1 food grade, ki je bilo namensko razvito prav za takšno uporabo. Pri tem dinamika robota ni oslabljena in ne omejena kot pri nekaterih drugih proizvajalcih robotov. Glede na vrsto proizvodnje je pomembna tudi odločitev, ali uporabiti standardnega ali morda robota posebne izvedbe. Da bi izključili razvoj bakterij in plesni, proizvodnja in predelava živil vedno pogosteje poteka v okolju čiste sobe, in sicer v ISO-območju 5 do 8. Te standarde dosegajo že standardne izvedbe robotov Staubli, medtem ko roboti posebnih izvedb dosegajo celo standard ISO2. Pri SCARA robotih serije TS je vertikalna os zaščitena z mehom, kar je v skladu s standardom ISO6 za čiste sobe (Cleanroom). Poleg visoke hitrosti in stopnje ponovljivosti ±0,01 mm jih odlikujeta enostavno čiščenje in vzdrževanje. Razrez izdelkov iz testa z robotom Staubli 490 Ventil 21 /2015/ 6 PODJETJA PREDSTAVLJAJO Vse šestosne robote odlikuje popolnoma zaprta oblika ohišja, pri katerem vsi vodniki potekajo v notranjosti robota. Prav tako so v notranjost vgrajeni tudi vsi pogonski sklopi, kar uvršča standardno izvedbo robotov na področje standarda IS05 za čiste _ sobe. Tako imenovani šestosni roboti super čista soba (Superclea-nroom) s pripono CR so v skladu s standardom IS04. Serija TXje nadgrajena v območje standarda IS02. Posebna vrsta robotov HE je namenjena za delo v proizvodnih procesih s 100-od-stotno vlago. Odporni so na tekočine s pH-faktorjem med 4,5 in 8,4. Vsi vitalni deli robota so izdelani iz nerjavečega jekla. Kabelska povezava med robotom in krmilnikom ter periferijo je izvedena po spodnji strani noge robota, kar omogoča 100-odstotno zaščito priključkov pred vodo in vlago. Tudi vodotesno tesnjenje je izvedeno na vseh zglobih posameznih osi robota. Z uvedbo serije HE, TP80 Fast jalci želimo spodbujati avtomati- Picker in inovativnimi programskimi rešitvami je Staubli še dodatno utrdil svoj vodilni položaj na področju prehrambne in živilske industrije. V sodelovanju s proizva- zacijo v prehrambni industriji in s tem izboljšati varnost, učinkovitost in produktivnost. www.domel.si Štiriosni robot TP80 Fast Picker razvije ek-stremno visoke hitrosti in je izjemno uporaben za sortiranje in pakiranje v živilski industriji. Odlikujeta ga brezkompromisna zanesljivost in natančnost. Deluje v velikem delovnem območju s premerom 1,6 m in dosega zavidljivo stopnjo ponovljivosti ±0,05 mm. Visoka natančnost se ohrani tudi po več tisoč delovnih urah. Upoštevanje človeka je prvo pravilo robotike Staubli Man and Machine www.staubli.si Kaj če robot in človek (resnično) delata skupaj? Poleg zagotavljanja učinkovitosti morajo biti roboti predvsem človekov partner. Roboti niso namenjeni zamenjavi človeka pač pa človeku v podporo preko enostavnega in učinkovitega sodelovanja. Staubli roboti delujejo hitro, natančno in varno. A v prvi vrsti v sodelovanju s človekom! Kontakt: Brane Čenčič, Tel.: 00386 41 747 536, brane.cencic@domel.com DOMGL Staubu Staubli is a trademark of Staubli International AG, registered in Switzerland and other countries. © Staubli 2015, Semaphore & Co 2014, "Man and machine" is a registered trademark of Staubli International AG. Ventil 21 /2015/ 6 491 PODJETJA PREDSTAVLJAJO Dolge energijske verige ali zakaj lahko pristanejo v smeteh Stojan DROBNIČ Energijske verige vodijo in nosijo prenosnike energije - električne kable, hidravlične in pnevmatične cevi ter prenosnike informacij med mirujočim in gibljivim delom strojev ter jih varujejo pred poškodbami. Slika 1. Kabli in cevi, vgrajene v energijsko verigo Verige se med sebojrazlikujejo po obliki, dolžini in načinu vgradnje ter načinu delovanja, kar vse zahteva lasten način dimenzioniranja in konstrukcije. Tabela 1 prikazuje različne načine vgradnje, ki so osnova za kakršnekoli izračune. Več kot 90 odstotkov vgrajenih energijskih verig opravlja krajše hode - med dvema in tremi metri, lahko tudi kakšen meter ver. Zelo malo primerov pa je, da verige opravljajo dolge hode. V splošnem govorimo o dolgih verigah takrat, če so njihovi hodi daljši od 60 m. Dolge verige zaradi svoje zahtevnosti potrebujejo posebno obravnavo in upoštevati je treba več različnih vplivnih parametrov. Stojan Drobnič, HENNLICH, d. o. o., Podnart Tabela 1. Osnovne oblike energijskjh verig vodoravna odprta drseča za dolge verige navpično viseča navpična stoječa navpična cik-cak bočno ležeča krožna RBR Zračnost med vodili in verigo mora biti enakomerna in ne prevelika (4 do 5 mm), tako se prepreči obraba vodilin verige ter zmanjša trenje na bočni! stenah verige. Slika 2. Zračnost med verigo in vodili Obraba in neenakomeren tbkzaradi odstepanja vzporednoeti vedil in verigo. Obrabe in zatiknnje zaradi odstopanja soos-nosti. Obraba voslil in aer-ige zaradi neustrezne zračnosti med vodili ir verigo. Slika 3. Poškodbe vodil in druge napake 492 Ventil 21 /2015/ 6 PODJETJA PREDSTAVLJAJO Na slikah 2-6 je prikazanih nekaj značilnih napak pri vgradnji, izbiri in uporabi, ki skrajšujejo življenjsko dobo dolgih energijskih verig. Če veriga ni vodena v vodilih s streho, lahko pade iz vodil. Streha preprečuje dvigovanje verige med delovanjem in tako prepreči, da energijska veriga konča v smeteh. Dolge energijske verige se uporabljajo pri mostnih dvigalih, luških dvigalih, rudniških bagrih, podajal-nikih in podobno. Najdaljša veriga podjetja Hennlich je bila vgrajena na (reškem - 615 m (slika 7). Najdaljša delujoča veriga, ki so jo montirali sodelavci podjetja Hennlich, d. o. o., iz Podnarta je v Svilajna-cu v Srbiji. Njen hod je 178 m, hitrost sistema je 1 m/s, pospešek pa 1 m/s2. Veriga, ki ni pravilno zasnovana in pri kateri niso upoštevana vsa pravila vgradnje, lahko hitro konča v smeteh (slika 8). Lomljenje verige; preprečujejo zasukani členi pred gibljivim delom in izbira pravilne višine vpetja. Slika 4. Lomljenje členov verige FMA - plavajoča podporna roka vleče in potiska energijsko verigo in skrbi za paralelnost med vodili in verigo. Pozornost je namenjena vodilni puši, ki mora delovati brez posebnega vzdrževanja tudi v grobem umazanem okolju ter imeti majhno trenje (posebna izvedba polimerne puše brez mazanja). Slika 5. Plavajoka ¡podporna roka Veriga s kotalnimi ležaji (Rollly chain) se ob rabi manj od eavadne verige, saj je trenje manjše. Porabi se manj snergije za pkemikenje - tudi do R7 odstotZov. Pri tem sta upoštevani tudi sila vztrajnosti in masa verige. Gibanje takin verig je hitrejše (večje hitrosti in večji pospešlni), ee de Ivi se p ovečala raven Vrep a. Slika 6. Uporaba verige s kotalnimi ležaji Slika 7. Najdaljša energijska veriga s hodom 615 m v ter- Slika 8. Veriga v smeteh moelektrarni Tušimice jI Ventil 21 /2015/ 6 493 PODJETJA PREDSTAVLJAJO Sterilizacija stisnjenega zraka s filtracijo Velikost delcev 0,001 0,01 0,1 1,0 10 100 1000 Slika 1. Prikaz velikosti delcev V stisnjenem zraku so različni delci, ki jih je treba glede na zahteve porabnika iz njega izločiti (slika 1). Filtracija je proces ločevanja drobnih trdnih delcev iz plina (ali iz kapljevine), ki prehaja skozi porozen/polprepusten material. Trdni delci se zadržijo v porah in na površini filtrirnega medija v odvisnosti od velikosti delcev, velikosti por filtra in mehanizma filtracije (npr. površinska, globinska filtracija). V ta namen podjetje OMEGA AIR d. o. o. Ljubljana že vrsto let izdeluje filtre za pripravo stisnjenega zraka različnih stopenj čistosti (v skladu s standardom ISO 8573-1). V stisnjenem zraku so tako majhni delci, ki jih ne moremo videti s prostim očesom, a kljub temu lahko resno ovirajo naprave in procese pnevmatskih sistemov ter s tem škodljivo vplivajo na kakovost izdelka. Poleg prašnih delcev in vlage je v kubičnem metru atmosferskega zraka tudi do 100 milijonov mikroorganizmov - virusov in bakterij. Ker so veliko manjši od prašnih delcev, lahko neposredno preidejo skozi predfilter, ki je postavljen pred vhodom zraka v kompresor. Vlaga v stisnjenem zraku še dodatno spodbuja rast mikroorganizmov in kontaminacijo sistema. Medtem ko s prostim očesom lahko razločimo delce, velike približno 100 |m (npr. človeški las), lahko delce manjše od 100 |m (npr. prah, bakterije) opazujemo z optičnim mikroskopom, vendar le do približne velikosti 0,2 |m. Če želimo opazovati delce, manjše od 0,2 |m (npr. tobačni dim), potrebujemo vrstični elektronski mikroskop, ki namesto vidne svetlobe uporablja elektronski snop, ki ima mnogo krajšo valovno dolžino od vidne svetlobe (slika 1). Zmanjšanje števila mikroorganizmov v procesnem stisnjenem zraku je zelo pomembno v farmacevtski industriji (proizvodnja proteinov, cepiv, protiteles, hormonov, vitaminov in encimov...), v industriji mleka in v pivovarnah. Zelo stroga zakonodaja pri teh procesih zahteva uporabo sterilnega stisnjenega zraka. Sterilizacija je postopek, s katerim odstranimo vse žive mikroorganizme. Poleg sterilizacije s toplotno obdelavo se za rutinsko sterilizacijo stisnjenega zraka uporablja filtracija, pri kateri mikroorganizme izločimo s filtrirnimi elementi, ki imajo pore manjše od 0,01 |jm. Tako imenovani sterilni filtri so običajno izdelani iz toplotno obstojnih materialov in jih je mogoče sterilizirati tudi z vročo vodno paro. Pomembno je, da uporabimo učinkovit filter, ki bo preprečil, da bi mikroorganizmi prišli v stik z izdelkom in kakorkoli škodljivo vplivali na njegovo kakovost. t LRV >7 (bok(rtrtff tihrtsutB/ LRV > 5 (viru i i AflS-2 C-Ph-ph pjf ^ A"' ■ -fi»« I-1* L- . \ I' ■"Ml-* I I i I0 1L L 2 i * n»t** ■jmMIof n^nf*!* vilirt'. f;v i Slika 2. Zveza med učinkovitostjo filtra in logaritemsko stopnjo zmanjšanja števila mikroorganizmov (log reduction value LRV) 494 Ventil 21 /2015/ 6 OMEGA AIR Better air Učinkovitost filtrov za odstranjevanje mikroorganizmov med filtracijo zraka se lahko določi z mikrobiološkimi izzivnimi testi (microbiological challenge testing). Pri izzivnem testu filter izpostavimo standardnim testnim mikroorganizmom, ki so razpršeni v aerosolu. Če filter med filtracijo aerosola zadrži vse mikroorganizme, ima 100%-no učinkovitost. Učinkovitost filtra se pogosteje izraža z logaritemsko stopnjo zmanjšanja števila mikroorganizmov (t. i. log reduction value). Diagram na sliki 2 prikazuje zvezo med učinkovitostjo filtra in logaritemsko stopnjo zmanjšanja števila mikroorganizmov. Primer: Če filter izpostavimo 1016 mikroorganizmov/cm2 aktivne površine filtra in pri filtriranju odstranimo 1010 mikroorganizmov/cm2, je učinkovitost filtra 100 • 1G 16 1G6 1G16 = 99,99999999 % Zmanjšanje števila mikroorganizmov (titer reduction) je 1016 / 106 = 1010. Logaritemska stopnja zmanjšanja števila mikroorganizmov (log reduction value) je log101010 = 10. Sterilni filtrirni vložki VSF, razviti in izdelani v podjetju OMEGA AIR d.o.o. Ljubljana, se uporabljajo za filtracijo procesnega zraka in tehničnih plinov. Sterilnost stisnjenega zraka zagotavljajo s tem, da zadržijo mikroorganizme, hkrati pa jih je možno sterilizirati z vodno paro, saj so fil-trirni elementi VSF lahko vgrajeni v nerjavna filtrska ohišja (SF ali SFP). Odlično učinkovitost odstranjevanja mikroorganizmov so preverili in potrdili na britanski neodvisni inštituciji Public Health England, Biosafety investigation unit, Porton Down. Učinkovitost odstranjevanja bakterij je bila določena z izpostavljanjem filtrirnega vložka standardnim bakterijam Brevundimonas diminuta (ATCC 19146), ki se običajno uporabljajo za določanje učinkovitosti sterilnih filtrov s povprečno velikostjo por 0,2 |jm. Učinkovitost odstranjevanja virusov je bila določena z izpostavljanjem filtrirnega vložka standardnim bakteriofagom MS-2 Coliphage, ki imajo povprečno velikost 25 nanometrov. Logari- Ventil 21 /2015/ 6 temska stopnja zmanjšanja števila bakterij Brevundimonas diminuta je bila večja od > 7, logaritemska stopnja zmanjšanja števila bakteriofa-gov MS-2 Coliphage pa > 9. Procesi, kjer se uporablja sterilen stisnjeni zrak: aseptični procesi, aseptično pakiranje, izdelava PET-embalaže, transport sestavin, prezračevanje rezervoarjev, industrija hrane in pijač, farmacevtska industrija in bio-farmacija, elektronika, polprevodniki, medicina, zdravstvo in drugo. Značilnosti filtrirnih vložkov VSF: končnice iz nerjavnega jekla preprečujejo korozijo in zagotavljajo visoko obstojnost, potisni spoj za enostavno in hitro menjavo filtrirnega vložka, borosilikatna mikrovlakna zagotavljajo nizek tlačni padec in visoko učinkovito odstranjevanje podmikronskih delcev do 0,0l |jm, vključno z bakterijami, visoka stabilnost zaradi preizkušene tehnologije filtriranja, robustna konstrukcija omogoča visoko število ciklov sterilizacije, ohišja iz nerjavnega jekla (1.4301 in 1.4404), polirana površina filtrskega ohišja do stopnje hrapavosti Ra 0,8, tričeljustne spojke z manjšo izpostavljenostjo bakterijam, dimenzij DN10 do DN200, obratovalni tlak 10 (16) bar, volumski pretok 75 do 21120 Nm3/h, temperaturno območje obratovanja -20 °C do 150 °C, priključki z notranjim navojem 1/4'' do 3'', Viri [1] OMEGA AIR d.o.o Ljubljana, Filtracija stisnjenega zraka, Vzdrževalec, št. 119, oktober 2007. [2] Kenneth E. Avis, Sterile Pharmaceutical Products: Process Engineering Applications, CRC Press, 1995. [3] Kenneth S. Sutherland, George Chase, Filters and Filtration Handbook, Elsevier, 2011. www.omega-air.si 1 1 if Sterilni filtri serije SPF * OmEGH AIR OMEGA AIR d. o. o. Ljubljana T +386 (0)1 200 68 00 F +386 (0)1 200 68 50 info@omega-air.si Cesta Dolomitskega odreda 10 SI-1000 Ljubljana,Slovenija www.omega-air.si LITERATURA - STANDARDI - PRIPOROČILA Frankfurt po Frankfurtu Tudi letos je knjigarna Konzorcij omogočila ogled prodajne razstave Frankfurt po Frankfurtu. Med 9. in 14. novembrom je bilo na ogled okrog 6000 knjig, ki jih je bilo mogoče tudi kupiti z 10-odstotnim popustom. Poznavalcem različnih tipov letal ob prebiranju številnih knjig z opisi posameznih vrst gotovo ni bilo dolgčas. Avtorja prispevka so tako kot pretekla leta zanimale predvsem knjige s pravno vsebino. Z lahkoto smo jih prešteli na prste ene roke. J Letos se je v Sloveniji zgodilo kar nekaj letalskih nesreč. Ob pravem trenutku torej prihaja na slovenski trg knjiga Thomasa G. C. Griffitha, Marka S. Younga in Nevilla A. Stan-tona Človeški faktorji - modeli za analizo in preprečevanje letalskih nesreč. Letalstvo je kompleksen sistem in kot tak »trpi« zaradi manipulacij in nekompleksnih modelov in metod. Avtorji knjige so z obsežnimi in sistematičnimi analizami vzrokov letalskih nesreč prišli do novih metod, ki naj bi s svojo kompleksnostjo dale odgovor o vzrokih. Na prvem mestu proučevanj sta človeški faktor in izpolnjevanje naloge. Knjigo so avtorji napisali tako, da jo je mogoče brati od začetka do human FAC rent* HOBE LS FQfi A^i AT roh AtcitfeMi fcitALfsis AH[) FREYCJ, I i ?.\< tniHLI l.{ -■ ll|| n'Aflf ■ Yqvhé AVI IMlUI ■ . konca ali po posameznih poglavjih. V drugem poglavju je predstavljen model preiskovanja letalskih nesreč danes. Tretje poglavje na primeru dveh letalskih nesreč opiše neuporabnost pristopa z mreženjem informacij. V četrtem poglavju bralec sledi razvijanju novega kompleksnega sistema preiskovanja letalskih nesreč. V petem poglavju se je treba spoprijeti z bajezijansko matematiko, ki naj bi odpravila potencialne napake sklepanja o vzrokih nesreče. Nova metoda je namenjena tako komercialnemu kot tudi lahkemu letalstvu. Ugotovitvam 5. poglavja sledi šesto, ki predstavi razvoj simulatorja, ki naj bi potrdil možno uporabo in učinkovitost t. i. bajezijanskega pristopa (glej bolj podrobno: https://wikipedia.org/ wiki/Bayesian_probability, <28. 11. 2015). Cilj sedmega poglavja je proučitev uporabnosti razvite metodologije za letalsko industrijo. To poglavje črpa zaključke iz dveletnih poročil mednarodnega letalskega podjetja. Zaključno osmo poglavje nam predstavi razprave in cilje, prav tako pa tudi možne bodoče raziskave tega zanimivega dela letalske zgodovine. Obilica virov in shem bo bralcu omogočila, da poglobljeno prouči preiskovanje in odkrivanje vzrokov letalskih nesreč, avtorjem pa (glede na odziv bralcev) spozna- nje, ali so napravili korak naprej v iskanju najboljše metode za odkrivanje vzrokov letalskih nesreč. Ljubiteljem letalske zgodovine pa priporočamo knjigo Gartha Jamesa Camerona Od tečaja do tečaja (From Pole to Pole), ki obravnava letalska potovanja Roalda Amundse-na. Roald Amundsen (1872-1928) je širšemu krogu bralcev bolj znan kot polarni raziskovalec, ki je 14. decembra 1911 dosegel južni tečaj. Manj znano pa je, da je kot član in vodja ekspedicije Amundsen-EII-svvorth-Nobile 12. maja 1926 z zračno ladjo Norge prvi dosegel severni tečaj. Zanimivo branje se konča z 18. junijem 1928, ko se Amundsen s petimi prijatelji odpravi iz Tromsa na reševanje zračne ladje Italia. r. a.m 11 ]i|Ui > L * m i atw ------ " ' Kogar zanimajo osebne izkušnje pilotov, jim toplo priporočam knjigo Toma Eelesa Strast po letenju (A Passion for Flying), ki je izšla leta 2015 pri Pen & Swords Books Ltd. Knjiga opisuje obdobje petdesetih let, ki jih je avtor preživel v letalski kabini. Eeles je prenehal leteti leta 2010, ves čas je deloval kot pripadnik RAF (ang. Royal Air Force). Polet z Metorjem 17 ga je leta 1949 za vedno zapisal med pilote. S pilotom Mikeom D'Arcyijem sta nad njegovo šolo opravila nekaj akrobacij in 496 Ventil 21 /2015/ 6 496 ,__~ tttZC——um— cmici TO M i±£LE S zapečatila njegovo usodo. Napeto branje in spominjanje. Mag. Aleksander Čičerov, univ. dipl. prav. Univ. v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo Nove knjige Anonim: O+P Konstruktions - Jahrbuch 2015 - O + P zbornik za konstruiranje hidravlike in pnevmatike - V aktualnem zborniku za leto 2015 so strokovno kompetentno predstavljene hidravlične in pnevmatične sestavine in pomožne naprave vseh pomembnih ponudnikov na trgu. Inženirji s področja konstruiranja in projektiranja ter pogonske tehnike in vzdrževanja lahko dobijo osnovne informacije o več kot 560 ponudnikih oz. dobaviteljih. Na voljo so informacije o osnovnih tehničnih lastnostih, razdeljene po značilnih skupinah sestavin, in izčrpni podatki o dobaviteljih. Zal.: Vereinigte Fachverlage GmbH - Vertrieb - Postfach 10 04 65. 55135 Mainz, BRD; tel.: +06131/992-0 faks: + 06131/992-100 e-pošta: vertrieb@vfmg.de internet: www.engineering-news.net cena: 39,00 eur. u.v v h.d'jq ~nr,»:<] '.itmiuw ■.muli:«>i< Oglaševalci AX Elektronika, d. o. o., Ljubljana 435, 483 CELJSKI SEJEM, d. d., Celje 468 DOMEL, d. d., Železniki 491 EVROPSKI FORUM ROBOTIKE 421 FESTO, d. o. o., Trzin 413, 500 HENNLICH, d. o. o., Podnart 434 HYDAC, d. o. o., Maribor 486 ICM, d. o. o., Celje 436, 488 IMI INTERNATIONAL, d. o. o., (P.E.) NORGREN, Lesce 413 INDMEDIA, d. o. o., Beograd, Srbija 427 IPRO ING, d. o. o., Ljubljana 424 JAKŠA, d. o. o., Ljubljana 467 MIEL Elektronika, d. o. o., Velenje 413 OLMA, d. d., Ljubljana 413 OMEGA AIR, d. o. o., Ljubljana 413, 495 OPL AVTOMATIZACIJA, d. o. o, Trzin 413 PARKER HANNIFIN (podružnica v N. M.), Novo mesto 413, 499 POCLAIN HYDRAULICS, d. o. o, Žiri 413, 414 PPT COMMERCE, d. o. o., Ljubljana 451 PROFIDTP, d. o. o., Škofljica 476, 477 PS, d. o. o., Logatec 497 SICK, d. o. o., Ljubljana 413 STROJNISTVO.COM, Ljubljana 482 SUN Hydraulik, Erkelenz, Nemčija 498 TEHNA, d. o. o., Ljubljana 489 TEHNOLOŠKI PARK, Ljubljana 486 UL, Fakulteta za elektrotehniko, DIR 2016 416 UL, Fakulteta za strojništvo, Ljubljana 437, 461, 481 VISTA HIDRAVLIKA, d. o. o., Žiri 413 YASKAWA SLOVENIJA, d. o. o., Ribnica 420 Ventil 21 /2015/ 6 AIR Družba za projektiranje in izdelavo strojev, d.o.o. Kalce 30 b, SI-1370 Logatec T: 01 750 85 10, F: 01 750 85 29 E: ps-log@ps-log.si, W: www.ps-log.si Izvajamo: - konstrukcije in izvedbe specialnih strojev - predelave strojev - regulacije vrtenja motorjev - krmiljenje strojev - tehnično podporo in servis Dobavljamo: - servo pogone - frekvenčne in vektorske regulatorje - mehke zagone - merilne sisteme s prikazovalniki - pozicijske krmilnike - planetne reduktorje in sklopke - svetlobne zavese in varnostne module - visokoturne motorje Zastopamo: - EMERSON - Contol Techniques - Trio Motion Technology - ELGO Electronics -ReeR - Motor Power Company - Ringfeder - GERWAH - Tecnoingranaggi Riduttori - Fairford Electronics - Giordano Colombo - Motrona - B&R BbN Programirljivi logični krmilnik X20CP158X - CPE Intel ATOM, hitrosti do 1.6 GHz - Integriran RS232 ter Ethernet POWERLINK vmesnik - Program, vizualizacija in parametri shranjeni na compact flash (CF) kartici - Reža za dograditev omrežnega modula - Velika izbira omrežnih modulov v master in slave izvedbi - Velika izbira klasičnih in varnostnih V/I enot - Možnost izbire zaščitenih (coated) modulov - Enostavna izvedb redundantnega sistema Prihodnost je v naših rokah PROGRAMSKA OPREMA - SPLETNE STRANI ffl)hydrauliK J GmbH O RAZBREMENILNI VENTILI • REGULATORJI TLAKA IN VARNOSTNI VENTILI • RAZDELILNIKI TOKA • POTNI VENTILI •LOGIČNI ELEMENTI • VMESNE PLOŠČE • OKROV S PRIKLJUČKI ZA CEVI • ELEKTROPROPORCIONALNI VENTILI ZA VGRADNJO ^^hydrauljk Brüsseler Allee 2 41812 Erkelenz NEMČIJA Tel: +49 24 31/80 91 12 Fax: +49 24 31/80 91 19 In1b@sunhydraullk.de www.sunhydraulik.de Zanimivosti na spletnih straneh [1] Hidravlični fluidi za trajni pogon - http://hydraulicspneumati-cs.com/hydraulic-fluids/hydrau-lic-fluids-kleep-going-and-going - Ali vaše podjetje zamenjuje tradicionalna hidravlična olja in druge fluide z biorazgradljivimi fluidi? Če je tako, potem je pomembno vedeti kako izbrati najustreznejši fluid. Prispevek obravnava hidroskopne lastnosti, hidravlično stabilnost in druge značilnosti biofluidov, ki jih je potrebno upoštevati. Obravnava tudi rezultate testiranja in navodila za pravilen izbor. [2] Knjigarna hidravlike in pnevmatike - www.hydraulicspneu-matics.com - Na spletnem seznamu revije Hydraulics 81 Pneumatics je na voljo seznam za nakup najbolj popularnih in klasičnih knjig in učbenikov za hidravliko in pnevmatiko. Seznam obsega tudi najzanimivejše priročnike, reference in navodila, ki so jih pripravili uveljavljeni strokovnjaki iz industrije. [3] Merjenje tlakov od 3,5 do 2000 barov - www.sensor-technik.de - Sensor-Technik Wiedemann GmbH izdeluje vrhunske dajalnike tlaka v tankoplastni tehnologiji za tlake med 3,5 in 2000 bar. Spoznajte osnove tankoplastne tehnologije in značilnosti miniaturnih dajalnikov tlaka. [4] Nov mobilni udarni drobilnik odvisen od uspešnosti hidravlike http://hydrauticspneumatics. com/hydraulic-pumps-amp-mo-tors-new-mobil-impact-crusher--depends-hydraulics-success Kormann Rockster Recycler hibridni udarni drobilnik združuje elektromotor s štirimi enakimi hidravličnimi črpalkami z enakimi udarci kot predhodni model, toda z manjšo porabo energije in manjšo hrupnostjo. Elektromotor zagotavlja dovolj navora za zagon bobna, medtem ko hidravlika poganja ostale dele stroja s krmiljenjem toda za precizno ravnanje z ostalimi nalogami in udarci. [5] O + P Konstruktions-Jahrbuch 2015 - www.engineering.news.net - Letni priročnik za konstruiranje hidravlike in pnevmatike 2015 je pred- stavljen. Poleg pomembnih priporočil za snovanje hidravličnih in pnevmatičnih naprav obsega tudi kompleten tržni pregled ponudbe in osnovnih lastnosti hidravličnih in pnevmatičnih sestavin in pomožne opreme ter njihovih dobaviteljev (več kot 560). Cena priročnika je 39,00 evrov. [6] Strega z vakuumom - http:// hydraulicspneumtaics.com/va-cuumtechnology/vacuum-han-dling-masses-0 - Vakuumski sistem prijemal SPZ uporablja podtlak za prijemanje izdelkov od kartonskih škatel do upogibnih vreč ne glede na poroznost in hrapavost delovnih površin. Prijemala so univerzalna in jih ni potrebno prilagajati vsakemu izdelku posebej. Sesalni vmesnik je izdelan iz tesnilnih penastih plošč ali sesalnih blazin. [7] Tehnična znanja za inženirje - http://www.engineering-news. net - O + P Konstruktions Jahrbuch 2014 je priročnik za konstruiranje na področju fluidne tehnike. Obsega strokovno kompetentne preglede hidravličnih in pnevmatičnih sestavin in pomožne opreme za vsa področja fluidne tehnike z izčrpnimi podatki o njihovih dobaviteljih (več kot 560 ponudnikov) in drugimi pomembnimi informacijami za konstruiranje in projektiranje takšnih naprav. Naročilo: e-pošta: vertrieb@ vfmz.de; internet: www.engineering--news.net; tel.: +06131-992/147. [8] Tehnologije MDA - http:// www.mda-technologies.com - Sedaj so na voljo tudi brezplačne tehnološke informacije E-Paper MDA Technologies. Obdelani so mednarodni trgi, tehnične novosti in razvojni trendi na področjih pogonske tehnike, hidravlike in pnevmatike. V letu 2015 izhaja MDA Technologies v petih e-papirnih izdajah in v angleškem jeziku, dodatno pa tudi v tiskani obliki ob mednarodnih sejmih WIN/IAS, vsakokrat v jeziku države, v kateri je sejem. Z dodatnim vključevanjem videa, katalogov, slikovnih galerij bodo MDA Technologies zadovoljile vse večje informacijske potrebe. Ventil 21 /2015/ 6 AIR Vaš rešitelj v primeru okvare Parker Parkrimp No-skive sistem, gibke cevi, priključki in stiskalnice it's so easy to crimp a hose Če vaša oprema temelji na hidravličnem sistemu, ko pride do okvare gibke cevi, veste da se tekma s časom pred zastojem prične. Parker vam pomaga premagati težave z enostavno, hitro in varno izdelavo gibke cevi, kjerkoli in kadarkoli jo potrebujete. parker.slovenia@parker.com www.easy-crimping.com aerospace climate control electromechanical filtration fluid & gas handling hydraulics pneumatics process control sealing & shielding ENGINEERING YOUR SUCCESS. FESTD Robusten in z velikim pretokom! Iščete cenovno ugoden in popoln ventil. Želite velike pretoke in zanesljivost. Mi smo strokovnjaki za ventile. WE ARE THE ENGINEERS OF PRODUCTIVITY. VUVS: vaš novi popoln ventil. Popoln za večino vaših vsakodnevnih namenov uporabe. Robustna kakovost. Odlične lastnosti. Enostaven za uporabo. Širok izbor dodatkov v zelo jasno strukturirani seriji izdelkov. Atraktivna cena. Je vse to, kar morajo biti ventili danes! Festo, d.o.o. Ljubljana Blatnica 8 SI-1236 Trzin Telefon: 01/ 530-21-00 Telefax: 01/ 530-21-25 Hot line: 031/766947 sales_si@festo.com www.festo.si