Materiały wybuchowe, ze względu na swoją niestabilną naturę, wymagają od maszyn dedykowanych oraz bardzo precyzyjnych rozwiązań. Niedawno otrzymaliśmy zapytanie na zaprojektowanie i zbudowanie prasy hydraulicznej do prasowania materiałów wybuchowych o bardzo wysokiej precyzji regulacji siły nacisku w pełnym zakresie pracy (0-100 ton) – zaledwie do 1kN, czyli 100kg. Przedstawiamy Państwu nasz nowy produkt: prasę PH-100De.
Można stwierdzić, że PH-100De jest urządzeniem uniwersalnym, którego praca jest uzależniona od stosowanych narzędzi. Niemniej jednak, rozwiązania opracowane przez naszych konstruktorów sprawiają, że prasa ta jest szczególnie przydatna do produkcji wyprasek z materiałów wybuchowych.
Jak bezpiecznie prasować materiały wybuchowe?
Prasa PH-100De została zaprojektowana, aby prasować umieszczane w matrycach sproszkowane materiały wybuchowe. Podczas procesu prasowania produkowane są wypraski wykorzystywane następnie na etapie wytwarzania kompletnego produktu. Mogą to być zarówno produkty dla przemysłu cywilnego (np. górnictwo) jak i wojskowego (np. pociski artyleryjskie). W zależności od używanej formy, wypraska może przyjąć różne kształty, począwszy od tabletki aż po podłużny walec.
Z uwagi na ryzyko eksplozji, w całym projekcie podjęto kroki mające na celu zapobiec utracie zdrowia operatorów i minimalizację szkód w przypadku nieprzewidzianej detonacji materiału. Prasa została podzielona na trzy osobne moduły. Pierwszy z nich to układ sterowania znajdujący się poza pomieszczeniem prasowania, w tym częściowo (m.in. panel operatorski HMI) w pomieszczeniu obsługi.
Pracownicy są oddzieleni od prasy hydraulicznej grubą, żelbetową ścianą. Tam wypełniają formę materiałami wybuchowymi, które następnie są wprowadzane na wózku pod prasę przez okno w ścianie. Po umieszczeniu detalu w prasie okno zamykane jest grubą stalową zasuwą z czujnikami bezpieczeństwa. Jeśli zasuwa nie zostanie domknięta to prasa nie będzie mogła rozpocząć pracy. Dodatkowym zabezpieczeniem jest zainstalowana kurtyna fotoelektryczna, która nie pozwala operatorowi zbliżyć się do niebezpiecznej strefy przy zasuwie.
Dwa pozostałe moduły, czyli prasa wraz z odizolowanym metalową osłoną agregatem hydraulicznym, znajdują się w pomieszczeniu prasowania otoczonym trzema ścianami żelbetowymi oraz jedną ścianą okienną, która w razie wybuchu wyprowadza całą energię na zewnątrz nie naruszając konstrukcji budynku.
W celu zapewnienia bezpieczeństwa oraz zgodności prawnej prasa musi spełnić wymagania „Rozporządzenia Ministra Gospodarki , Pracy i Polityki Społecznej z dnia 9 lipca 2003 w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy przy produkcji, transporcie wewnątrzzakładowym oraz obrocie materiałów wybuchowych, w tym pirotechnicznych” w zakresie dotyczącym kategorii zagrożenia MW1 w obiektach klasy MDO.
W przypadku naszego urządzenia, oznacza to, że temperatura powierzchni nie przekracza 100 °C. Użytkownik maszyny zobowiązany jest do wykorzystywania w procesie technologicznym materiałów, które spełniają wymagania zawarte w tym rozporządzeniu. „Temperatura powierzchni obudowy urządzeń elektrycznych powinna być co najmniej o 50 K niższa od temperatury rozkładu materiału wybuchowego, nie wyższa jednak niż 120 °C (393 K), a w przypadku materiałów wybuchowych o temperaturze rozkładu poniżej 200 °C (473 K), temperatura powierzchni powinna być zgodna z dopuszczalną temperaturą określoną w karcie oceny materiału wybuchowego.”
W odniesieniu do naszego produktu, rozporządzenie również wymagało, aby prasa była wyposażona w podzespoły elektryczne w klasie IP 54 lub wyższej lub opcjonalnie w rozwiązania ATEX. Dlatego elementy ruchome, w tym narzędzia używane przez operatorów, zostały wykonane z dielektryków, takich jak aluminium czy brąz. W przypadku wystąpienia tarcia materiały te nie wygenerują iskry co zapobiega niekontrolowanym eksplozjom.
Jak zaprojektować układ hydrauliczny, aby prasować materiały wybuchowe?
W przeciwieństwie do standardowych pras, w przypadku PH-100De agregat hydrauliczny i cała aparatura są wolnostojące, oddzielone od prasy za pomocą przegrody. W razie, gdyby materiały wybuchowe miałyby eksplodować, przegroda ma na celu ochronę agregatu przed powstałymi w wyniku detonacji odłamkami.
Ponieważ prasa hydrauliczna cechuje się wysokimi prędkościami ruchów, a agregat hydrauliczny i cała aparatura znajduję się w pewnej odległości od prasy hydraulicznej, konieczne było zainstalowanie dodatkowego zbiornika zalewowego nad prasą. W przypadku zastosowania kompletnego agregatu zabudowanego ponad prasą możliwe jest zastosowanie rury zalewowej. Takie rozwiązanie można zobaczyć w naszym innym projekcie: PHc-300SpF. W przypadku PH-100De wykorzystano natomiast zbiornik zalewowy połączony długą rurą z agregatem hydraulicznym, z którego pobiera olej.
Prasa ma łącznie trzy siłowniki sprzężone z suwakiem: jeden główny i dwa dobiegowe. Siłowniki dobiegowe są odpowiedzialne za szybkie przemieszczanie suwaka, który może osiągnąć prędkość dobiegu i powrotu wynoszącą blisko 300 mm/s. W tym czasie siłownik główny o większej objętości cylindra pobiera olej ze zbiornika zalewowego (i odwrotnie, kiedy suwak się cofa olej jest wyrzucany do zbiornika zalewowego).
Prasa PH-100De posiada szeroki zakres sił nacisku od 1 do 1000 kN (tj. od 100 kg do 100 t) z bardzo wysoką precyzją regulacji. Jest to wyjątkowa cecha tej prasy. Oznacza to, że przy nacisku 100 ton prasa jest w stanie wykonać regulację siły z dokładnością do +/- 1 kN co możliwe jest dzięki zastosowaniu tensometrycznego układu pomiaru siły (zabudowany pod stołem dolnym), a także dzięki układowi dwóch pomp hydraulicznych: głównej i pomocniczej o małym wydatku. Pierwsza zapewnia duże prędkości suwaka, a druga precyzyjnie dozuje olej w końcowej fazie. Układ jest sterowany falownikiem, który kontroluje prędkość obrotową silnika.
Istotna w takich zastosowaniach jest temperatura oleju hydraulicznego, która wpływa na jego lepkość. Zachowanie odpowiedniej precyzji regulacji siły nacisku możliwe jest tylko przy powtarzalnych parametrach oleju hydraulicznego. Dlatego w prasie zamontowany jest układ chłodząco-grzewczy oleju. Za pomocą grzałek i chłodnicy możliwe jest utrzymanie stałych warunków pracy.
Sterowanie
Do sterowania wykorzystano programowalny sterownik logiczny firmy Siemens. Został połączony z graficznym panelem operatorskim HMI. Takie rozwiązanie pozwala na obsługę maszyny w zakresie odczytu wszystkich istotnych parametrów pracy, tworzenia własnych receptur oraz odczytywania komunikatów dotyczących sytuacji awaryjnych.
Prasa może pracować w dwóch trybach: ręcznym i półautomatycznym. Jeśli zintegrowalibyśmy prasę z urządzeniami podawczo-odbiorczymi to mogłaby również pracować w trybie automatycznym. W trybie ręcznym można wykonywać ruchy siłownikiem głównym, ryglować i odryglowywać suwak, zamykać i otwierać zasuwy pomiędzy pomieszczeniem maszyny a operatorem.
Do trybu automatycznego i pół-automatycznego stosuje się tzw. receptury. Są to zapisane zbiory parametrów przypisanych do konkretnych produktów. Parametry można podzielić na dwie grupy: ogólne i pojedynczego cyklu prasowania. Receptury można edytować, usuwać i tworzyć nowe. Receptury zawierają takie wartości jak nazwa, narzędzie wykorzystywane w procesie, parametry pracy siłownika głównego i siłownika dobiegowego (np. pozycja wyjściowa, pozycja zmiany prędkości, prędkość powrotu, prędkość dobiegu, wartość siły nacisku itp.).
Prasa PH-100De jest kolejnym naszym produktem w gamie pras hydraulicznych do materiałów wybuchowych. Jest to produkt wszechstronny, precyzyjny, bezpieczny i dostosowany do indywidualnych potrzeb. Wielu rozwiązań zastosowanych w tym produkcie stanowi owoc 40 lat doświadczenia firmy Hydrapress, a także zawiera kilka nowych innowacji. Dzięki temu możemy skutecznie odpowiadać na wymagania naszych Klientów.
Tekst i foto: ML
