Vòng bi là những thành phần quan trọng trong máy bơm công nghiệp chân không khô - độ tin cậy và thời gian hoạt động có ảnh hưởng đáng kể chi phí vận hành máy bơm.
Nick Dowding thảo luận làm thế nào họ có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc giảm chi phí toàn bộ cuộc sống của chân không khô bơm ứng dụng như sản xuất bán dẫn, nơi một môi trường sạch sẽ là rất quan trọng để tránh ô nhiễm của sản phẩm.
Điển hình lắp ráp máy bơm nước công nghiệp chân không: cuộc sống hoạt động cao hơn có thể đạt được
nếu vòng bi được thiết kế một cách chính xác, lắp ráp và duy trì.
Chân không khô bơm nước công nghiệp đóng một vai trò quan trọng trong một loạt các môi trường công nghiệp. Quy trình sản xuất cho bán dẫn, tấm pin mặt trời, màn hình phẳng cũng như các ứng dụng máy hút khử khí trong chế biến kim loại tất cả đòi hỏi một môi trường sạch sẽ đó là miễn phí của bất kỳ chất gây ô nhiễm có thể ảnh hưởng xấu đến quá trình này. Kết quả là, các phòng làm việc được bình thường tràn ngập khí và sơ tán bằng cách sử dụng máy bơm chân không khô để tạo ra một chân không làm việc.
Trong sản xuất bán dẫn, các công cụ khắc cần phải hoạt động trong một buồng chân không trong khi họ nằm xuống lưới thu nhỏ của các mạch điện tử để tấm silicon. Quá trình này là phức tạp, rất tất cả các chất gây ô nhiễm phải được loại bỏ khỏi buồng sản xuất trước khi làm việc có thể bắt đầu. Vì vậy, nó được phổ biến để xem hàng của máy bơm chân không khô được cài đặt dưới sàn nhà sản xuất trong nhiều nhà máy bán dẫn sản xuất.
Đối với người dùng cuối của máy bơm nước thải chân không khô, độ tin cậy cao nhất có thể bơm được yêu cầu. Các máy bơm không được, trong mọi trường hợp thất bại do vòng bi không đáng tin cậy, vì điều này sẽ gây tốn kém để ngừng quá trình sản xuất. Nhưng như tốc độ của công nghệ tăng tốc mang, cơ hội được tạo ra cho các vòng bi để đóng một vai trò rộng lớn hơn nhiều trong việc giảm thiểu chi phí cuộc sống hoàn toàn của máy bơm chân không khô (và máy bơm quá trình khác).
Một máy bơm chân không khô thường đòi hỏi từ bốn đến tám vòng bi. Cuộc đời hoạt động trung bình của các vòng bi khác nhau đáng kể, từ một năm đến năm năm, nhưng thời gian hoạt động còn cao hơn có thể đạt được nếu chúng được thiết kế một cách chính xác, lắp ráp và duy trì.
Các giải pháp mang
Tại Tổng công ty Barden (Anh) các kỹ sư sử dụng phân tích mang đặc biệt và các phần mềm tính toán kết hợp với các phần mềm thiết kế khác như chuyển động học và phân tích FEA, để mô hình hóa và mô phỏng các chức năng của mang được đề xuất trong một máy bơm chân không. Điều này dẫn đến mang giải pháp đạt được các đặc tính hiệu suất yêu cầu, thời gian vận hành và bôi trơn, trong khi cũng tối ưu hóa chi phí của giải pháp.
Barden làm việc chặt chẽ với các nhà sản xuất của tất cả các loại máy bơm chân không khô, bao gồm các loại ốc vít và Roots Claw máy bơm chân không. Ví dụ, trong một dự án gần đây, Barden đã được yêu cầu bởi một nhà sản xuất của một máy bơm chân không Roots Claw để đưa ra một giải pháp mang mà hài lòng nhiều tiêu chí. Những bao gồm cho phép bơm hoạt động ở tốc độ cao (100Hz hơn 60Hz). Các vòng bi cũng sẽ cần phải hoạt động tin cậy trong điều kiện bôi trơn nghèo với mức độ ô nhiễm nặng và nhiệt độ cao.
Các vòng bi bơm chân không ban đầu được thiết kế bằng thép bóng thép loại lồng tiêu chuẩn, có nghĩa là thời gian để chịu sự thất bại (MTBF) là ít hơn ba tháng. Điều này gây đình trệ sản xuất tốn kém cho người dùng cuối.
Để hoạt động tin cậy hơn ở tốc độ cao hơn, Barden đã thiết kế một giải pháp mang siêu chính xác đặc biệt cho các máy bơm của khách hàng, trong đó miễn là cải thiện độ chính xác chạy, cắt giảm tiếng ồn và nhiệt thế hệ. Những quả bóng thép, ví dụ, đã được thay thế bằng phiên bản gốm để tránh hàn tính khó chịu và làm giảm nhiệt độ hoạt động của vòng bi. Những quả bóng gốm cũng cung cấp sức đề kháng cao hơn để thiệt hại bóng từ chất gây ô nhiễm. Các lồng gốc cũng đã được gỡ bỏ để làm cho một thiết kế 'failsafe' hơn.
Một máy bơm giếng khoan chân không khô điển hình.
Nhiệt khí
Đối với các điều kiện nhiệt độ cao, Barden cũng được áp dụng xử lý nhiệt đặc biệt với thép để tránh bất kỳ sự tăng trưởng dài hạn hoặc làm mềm. Bằng cách sử dụng những quả bóng gốm và bằng cách loại bỏ các lồng, một sự cân bằng của các cấp austenite được giữ lại để cung cấp các giải pháp tốt nhất có thể giữa khả năng nhiệt độ và ô nhiễm.
Kết quả của các giải pháp mang mới là kịch tính: MTBF cải thiện gấp 20 lần, tăng từ ba tháng đến năm năm. Ngoài ra, các giải pháp cải tiến mang bây giờ chạy 30 ° C mát hơn so với thiết kế ban đầu. A nhiều hơn 'khoan dung' mang cũng đã dẫn đến sự sụt giảm điện năng tiêu thụ.
Các quyết định ủng hộ một giải pháp mang cụ thể nên luôn luôn được thực hiện sau khi phân tích các vấn đề tổng thể chi phí / lợi ích và không chỉ đơn thuần trên cơ sở giá mua một mình. Vòng bi công nghệ cao ngày nay cung cấp nhiều tính năng cải tiến cho phép giảm chi phí cuộc sống hoàn toàn có thể đạt được, mang lại lợi ích cho cả hai nhà sản xuất máy bơm và người dùng cuối - mặc dù một giá mang cao hơn.
Đối với một thiết kế mang / lựa chọn cho một ứng dụng nhất định, chi phí vòng đời (LCC) là tương đương với số tiền trong các cách sau:
Chi phí / giá mua ban đầu + cài đặt / chi phí vận hành + chi phí năng lượng + chi phí hoạt động + chi phí bảo trì (thường xuyên và kế hoạch) + chi phí thời gian chết + chi phí + chi phí ngừng hoạt động / xử lý môi trường.
Trong khi giá mua ban đầu của một giải pháp mang tiên tiến cho một máy bơm chân không khô có thể cao hơn từ ba đến năm lần so với một mang tiêu chuẩn, khả năng tiết kiệm có thể đạt được trong các hình thức giảm năng lượng, chi phí bảo trì và thời gian chết thường xuyên hơn so với giá trị hơn giá mua cao hơn ban đầu của các giải pháp tiên tiến mang.
Quá trình toàn giảm chi phí cuộc sống bắt đầu ở giai đoạn thiết kế của máy bơm chữa cháy và khai thác các khả năng đơn giản hóa thiết kế cơ khí. Điều này sẽ đơn giản hóa lắp ráp máy bơm và các nhiệm vụ bảo trì tiếp theo, kết quả là cả hai tiết kiệm chi phí trực tiếp và gián tiếp. Quá trình thiết kế toàn bộ đòi hỏi sự hợp tác chặt chẽ giữa các nhà thiết kế mang và nhà sản xuất máy bơm.
Trong khi yêu cầu tốc độ trên vòng bi bơm chân không khô thường thấp hơn bình thường, các yếu tố khác như nhiệt độ, ô nhiễm và độ tin cậy có nghĩa là một thiết kế mang đặc biệt là cần thiết để đáp ứng các yêu cầu ứng dụng.
Vòng bi cho máy bơm chân không khô có xu hướng hoạt động ở tốc độ từ 50Hz và 150Hz. Nhưng mặc dù tốc độ chậm hơn, các vòng bi phải hoạt động tin cậy và cung cấp ổn định chiều ở nhiệt độ cao, cũng như có thể tiếp tục hoạt động có hiệu quả ngay cả trong điều kiện bôi trơn kém.
Nếu cần thiết, một giải pháp có thể được thiết kế cho khách hàng bao gồm một trình xử lý nhiệt đặc biệt hoặc sơn cho các vòng bi mà sẽ cung cấp sự ổn định nhiệt độ và sức đề kháng cao với chất ô nhiễm. Các giải pháp mang khác có thể được lập ra có làm tăng độ tin cậy hơn nữa bằng cách, ví dụ, thay thế các yếu tố bóng thép tiêu chuẩn với gốm bóng, trong đó cải thiện chất bôi trơn. Vòng bi kỹ thuật khác có thể thêm giá trị bằng cách giảm tổng chi phí lắp ráp máy bơm và bơm thành phần đếm của khách hàng.
Ngoài những lợi ích công nghệ cơ bản, một quyết định ủng hộ một giải pháp mang cụ thể cho một máy bơm chân không khô (hoặc bơm quá trình khác) chỉ nên được thực hiện sau khi kiểm tra các chi phí toàn bộ cuộc sống và không chỉ đơn thuần trên cơ sở giá mua chịu một mình .
Nếu công nghệ tiên tiến mang được sử dụng một cách chính xác, giảm chi phí có thể đạt được bất chấp giá mang cao hơn do đó mang lại lợi thế cho người sử dụng máy bơm cấp và nhà sản xuất máy bơm. Những nguyên tắc này toàn bộ chi phí cuộc sống có thể được áp dụng cho các loại máy bơm, bao gồm máy bơm chân không nói chung và máy bơm quá trình khác.
Nick Dowding thảo luận làm thế nào họ có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc giảm chi phí toàn bộ cuộc sống của chân không khô bơm ứng dụng như sản xuất bán dẫn, nơi một môi trường sạch sẽ là rất quan trọng để tránh ô nhiễm của sản phẩm.
Điển hình lắp ráp máy bơm nước công nghiệp chân không: cuộc sống hoạt động cao hơn có thể đạt được
nếu vòng bi được thiết kế một cách chính xác, lắp ráp và duy trì.
Chân không khô bơm nước công nghiệp đóng một vai trò quan trọng trong một loạt các môi trường công nghiệp. Quy trình sản xuất cho bán dẫn, tấm pin mặt trời, màn hình phẳng cũng như các ứng dụng máy hút khử khí trong chế biến kim loại tất cả đòi hỏi một môi trường sạch sẽ đó là miễn phí của bất kỳ chất gây ô nhiễm có thể ảnh hưởng xấu đến quá trình này. Kết quả là, các phòng làm việc được bình thường tràn ngập khí và sơ tán bằng cách sử dụng máy bơm chân không khô để tạo ra một chân không làm việc.
Trong sản xuất bán dẫn, các công cụ khắc cần phải hoạt động trong một buồng chân không trong khi họ nằm xuống lưới thu nhỏ của các mạch điện tử để tấm silicon. Quá trình này là phức tạp, rất tất cả các chất gây ô nhiễm phải được loại bỏ khỏi buồng sản xuất trước khi làm việc có thể bắt đầu. Vì vậy, nó được phổ biến để xem hàng của máy bơm chân không khô được cài đặt dưới sàn nhà sản xuất trong nhiều nhà máy bán dẫn sản xuất.
Đối với người dùng cuối của máy bơm nước thải chân không khô, độ tin cậy cao nhất có thể bơm được yêu cầu. Các máy bơm không được, trong mọi trường hợp thất bại do vòng bi không đáng tin cậy, vì điều này sẽ gây tốn kém để ngừng quá trình sản xuất. Nhưng như tốc độ của công nghệ tăng tốc mang, cơ hội được tạo ra cho các vòng bi để đóng một vai trò rộng lớn hơn nhiều trong việc giảm thiểu chi phí cuộc sống hoàn toàn của máy bơm chân không khô (và máy bơm quá trình khác).
Một máy bơm chân không khô thường đòi hỏi từ bốn đến tám vòng bi. Cuộc đời hoạt động trung bình của các vòng bi khác nhau đáng kể, từ một năm đến năm năm, nhưng thời gian hoạt động còn cao hơn có thể đạt được nếu chúng được thiết kế một cách chính xác, lắp ráp và duy trì.
Các giải pháp mang
Tại Tổng công ty Barden (Anh) các kỹ sư sử dụng phân tích mang đặc biệt và các phần mềm tính toán kết hợp với các phần mềm thiết kế khác như chuyển động học và phân tích FEA, để mô hình hóa và mô phỏng các chức năng của mang được đề xuất trong một máy bơm chân không. Điều này dẫn đến mang giải pháp đạt được các đặc tính hiệu suất yêu cầu, thời gian vận hành và bôi trơn, trong khi cũng tối ưu hóa chi phí của giải pháp.
Barden làm việc chặt chẽ với các nhà sản xuất của tất cả các loại máy bơm chân không khô, bao gồm các loại ốc vít và Roots Claw máy bơm chân không. Ví dụ, trong một dự án gần đây, Barden đã được yêu cầu bởi một nhà sản xuất của một máy bơm chân không Roots Claw để đưa ra một giải pháp mang mà hài lòng nhiều tiêu chí. Những bao gồm cho phép bơm hoạt động ở tốc độ cao (100Hz hơn 60Hz). Các vòng bi cũng sẽ cần phải hoạt động tin cậy trong điều kiện bôi trơn nghèo với mức độ ô nhiễm nặng và nhiệt độ cao.
Các vòng bi bơm chân không ban đầu được thiết kế bằng thép bóng thép loại lồng tiêu chuẩn, có nghĩa là thời gian để chịu sự thất bại (MTBF) là ít hơn ba tháng. Điều này gây đình trệ sản xuất tốn kém cho người dùng cuối.
Để hoạt động tin cậy hơn ở tốc độ cao hơn, Barden đã thiết kế một giải pháp mang siêu chính xác đặc biệt cho các máy bơm của khách hàng, trong đó miễn là cải thiện độ chính xác chạy, cắt giảm tiếng ồn và nhiệt thế hệ. Những quả bóng thép, ví dụ, đã được thay thế bằng phiên bản gốm để tránh hàn tính khó chịu và làm giảm nhiệt độ hoạt động của vòng bi. Những quả bóng gốm cũng cung cấp sức đề kháng cao hơn để thiệt hại bóng từ chất gây ô nhiễm. Các lồng gốc cũng đã được gỡ bỏ để làm cho một thiết kế 'failsafe' hơn.
Một máy bơm giếng khoan chân không khô điển hình.
Nhiệt khí
Đối với các điều kiện nhiệt độ cao, Barden cũng được áp dụng xử lý nhiệt đặc biệt với thép để tránh bất kỳ sự tăng trưởng dài hạn hoặc làm mềm. Bằng cách sử dụng những quả bóng gốm và bằng cách loại bỏ các lồng, một sự cân bằng của các cấp austenite được giữ lại để cung cấp các giải pháp tốt nhất có thể giữa khả năng nhiệt độ và ô nhiễm.
Kết quả của các giải pháp mang mới là kịch tính: MTBF cải thiện gấp 20 lần, tăng từ ba tháng đến năm năm. Ngoài ra, các giải pháp cải tiến mang bây giờ chạy 30 ° C mát hơn so với thiết kế ban đầu. A nhiều hơn 'khoan dung' mang cũng đã dẫn đến sự sụt giảm điện năng tiêu thụ.
Các quyết định ủng hộ một giải pháp mang cụ thể nên luôn luôn được thực hiện sau khi phân tích các vấn đề tổng thể chi phí / lợi ích và không chỉ đơn thuần trên cơ sở giá mua một mình. Vòng bi công nghệ cao ngày nay cung cấp nhiều tính năng cải tiến cho phép giảm chi phí cuộc sống hoàn toàn có thể đạt được, mang lại lợi ích cho cả hai nhà sản xuất máy bơm và người dùng cuối - mặc dù một giá mang cao hơn.
Đối với một thiết kế mang / lựa chọn cho một ứng dụng nhất định, chi phí vòng đời (LCC) là tương đương với số tiền trong các cách sau:
Chi phí / giá mua ban đầu + cài đặt / chi phí vận hành + chi phí năng lượng + chi phí hoạt động + chi phí bảo trì (thường xuyên và kế hoạch) + chi phí thời gian chết + chi phí + chi phí ngừng hoạt động / xử lý môi trường.
Trong khi giá mua ban đầu của một giải pháp mang tiên tiến cho một máy bơm chân không khô có thể cao hơn từ ba đến năm lần so với một mang tiêu chuẩn, khả năng tiết kiệm có thể đạt được trong các hình thức giảm năng lượng, chi phí bảo trì và thời gian chết thường xuyên hơn so với giá trị hơn giá mua cao hơn ban đầu của các giải pháp tiên tiến mang.
Quá trình toàn giảm chi phí cuộc sống bắt đầu ở giai đoạn thiết kế của máy bơm chữa cháy và khai thác các khả năng đơn giản hóa thiết kế cơ khí. Điều này sẽ đơn giản hóa lắp ráp máy bơm và các nhiệm vụ bảo trì tiếp theo, kết quả là cả hai tiết kiệm chi phí trực tiếp và gián tiếp. Quá trình thiết kế toàn bộ đòi hỏi sự hợp tác chặt chẽ giữa các nhà thiết kế mang và nhà sản xuất máy bơm.
Trong khi yêu cầu tốc độ trên vòng bi bơm chân không khô thường thấp hơn bình thường, các yếu tố khác như nhiệt độ, ô nhiễm và độ tin cậy có nghĩa là một thiết kế mang đặc biệt là cần thiết để đáp ứng các yêu cầu ứng dụng.
Vòng bi cho máy bơm chân không khô có xu hướng hoạt động ở tốc độ từ 50Hz và 150Hz. Nhưng mặc dù tốc độ chậm hơn, các vòng bi phải hoạt động tin cậy và cung cấp ổn định chiều ở nhiệt độ cao, cũng như có thể tiếp tục hoạt động có hiệu quả ngay cả trong điều kiện bôi trơn kém.
Nếu cần thiết, một giải pháp có thể được thiết kế cho khách hàng bao gồm một trình xử lý nhiệt đặc biệt hoặc sơn cho các vòng bi mà sẽ cung cấp sự ổn định nhiệt độ và sức đề kháng cao với chất ô nhiễm. Các giải pháp mang khác có thể được lập ra có làm tăng độ tin cậy hơn nữa bằng cách, ví dụ, thay thế các yếu tố bóng thép tiêu chuẩn với gốm bóng, trong đó cải thiện chất bôi trơn. Vòng bi kỹ thuật khác có thể thêm giá trị bằng cách giảm tổng chi phí lắp ráp máy bơm và bơm thành phần đếm của khách hàng.
Ngoài những lợi ích công nghệ cơ bản, một quyết định ủng hộ một giải pháp mang cụ thể cho một máy bơm chân không khô (hoặc bơm quá trình khác) chỉ nên được thực hiện sau khi kiểm tra các chi phí toàn bộ cuộc sống và không chỉ đơn thuần trên cơ sở giá mua chịu một mình .
Nếu công nghệ tiên tiến mang được sử dụng một cách chính xác, giảm chi phí có thể đạt được bất chấp giá mang cao hơn do đó mang lại lợi thế cho người sử dụng máy bơm cấp và nhà sản xuất máy bơm. Những nguyên tắc này toàn bộ chi phí cuộc sống có thể được áp dụng cho các loại máy bơm, bao gồm máy bơm chân không nói chung và máy bơm quá trình khác.
