Technika, 1967 (11. évfolyam, 1-12. szám)
1967-01-01 / 1. szám
AUTOMATIKA A VEGYIPARBAN ISMAC 7966, BASEL A vegyiparban is egyre növekvő mértékben érvényesül az a törekvés, hogy a fizikai és a szellemi rutinmunkát mennél nagyobb mértékben automatikai berendezések végezzék el az ember helyett. Ennek csak egyik oka a növekvő munkaerőhiány, ami különösen a szakképzett munka területén jelentkezik. Másik oka az, hogy egyre több az olyan feladat, amelyre az emberi munkaerő alkalmaz.A vegyipari folyamatok automatizálására számbajövő berendezésnek egyéb, általánosan érvényes követelmények (például a beszerzési és az üzemköltségek ésszerű megtérülése, a bonyolultság elviselhető mértéke, az alkatrészutánpótlás és a szerviz gazdaságos megoldása stb.) teljesítésén kívül még más előnyös tulajdonságokkal is kell rendelkeznie. Üzemképesnek kell lennie például a vegyi üzem agresszív, poros, nedves légkörében, lehetőleg biztosítottnak az esetleges áramszünet esetére, üzemzavar esetén gyorsan újból üzembehelyezhetőnek kell lennie megfelelő részek kicserélésével, szükség esetén robbanásbiztos kivitelben is elkészíthető legyen stb. Mindezeken kívül természetesen rendelkezésre kell állniuk megfelelő gépeknek és berendezéseknek is, amelyek a vezérlőberendezés impulzusaival működtetve elvégzik a folyamatban szükséges műveleteken az adagolást, az egyéb anyagmozgatást, a szelepek nyitását és zárását, a fűtő- és a hűtőberendezések ki- és bekapcsolását stb. Az ilyen berendezések és vezérlések szép választéka volt látható az 1966. októberében Baselban megrendezett vegyipari laboratóriumtechnikai, méréstechnikai és automatizálási kiállításon. Ezekből mutatunk be itt néhányat, természetesen a teljesség igénye nélkül. A vezérlőberendezések skálája tartalmazza a legegyszerűbbtől kezdve a legnagyobb, elektronikus számítóberendezést is magába foglaló óriásig az összes változatokat, a legkülönbözőbb — elektromechanikus, elektronikus, hidraulikus, pneumatisa nem is a legjobb megoldás. A vegyipari folyamatok ugyanis egyre gyorsabban, intenzívebben, egyre jobb hozammal és az esetleges hibás beavatkozások egyre nagyobb kockázatával folynak le. Ezenkívül — a növekvő műszerezettség ellenére is — egyre nehezebben tekinthetők át, nem is beszélve az esetleges emberi hibák — fáradékonyság, figyelmetlenség — valószínűségéről, kás — működtetési megoldásokkal. A legnagyobb figyelmet azonban mégsem a legnagyobb teljesítményűek vonták magukra, hanem azok, amelyek a legváltozatosabban használhatók és ehhez képest nem túlságosan drágák. A Sprecher & Schuh svájci cég folyamatvezérlő berendezése elektronikus rendszerű (1. ábra). A programot dugaszolótáblán lehet beállítani, de szükség esetén lyukszalagon rögzített programot is fel tud dolgozni a berendezés, sőt olyan kimenő csatornái is vannak, amelyekkel analóg vagy digitális számítógéphez is csatlakoztatható. Kimenő erősítésre tirisztoros vagy tranzisztoros erősítők használhatók. Az alapkivitelű berendezésben a program 16 lépésből állhat, minden lépésben 30 egymástól független kimenő jel adható (megfelelő erősítőn keresztül vagy akár anélkül is). A 30 kivezetés közül 8 olyan idő-előreválasztó rendszerhez kapcsolható, amelyben egy előre beállítható alapidő egyszeresétől annak 255-szöröséig bármely időtartam előre programozható. Ezt az időadatot a berendezés a kimenő utasítások időzítésére, vagy pedig a berendezésen belül a program időbeli lefolyásának ellenőrzésére használja. Ez utóbbi esetben az utasítás csak a megfelelő időpontban mehet ki. Az utasítások tárolva maradnak, amíg ellenkezőjükre nincs szükség, vagy a program véget nem ér, esetleg előre nem látott esemény miatt félbe nem szakad. A 30 kimenőjelnek megfelelően 30 visszajelentés is beprogramozható, amelyek visszaérkezése nélkül a berendezés jelet ad és a beállított segédprogram szerint megállítja a folyamatot, egyszer vagy többször megismétli az utasítást, vagy egy másik programot indít meg. Így például, ha a parancs az, hogy a szükséges idő elteltével a terméket a leeresztő szelep kinyitásával a következő készülékbe kell átereszteni, de a következő készülék még foglalt, és így nem lehet e terméket lebocsátani, akkor a beállítástól függően a vezérlőberendezés megállítja az egész folyamatot, vagy 5 percenként újra és újra „megkérdezi” a következő készüléket, esetleg bizonyos számú kérdezés után a terméket egy tartalék-tartályba ereszti le, sőt esetleg meg is indítja a a tartalék-tartály fűtő- vagy hűtőberendezését, nehogy nem kívánatos folyamatok következhessenek be. A program mindenkori állása a vezérlőszekrény jelzőlámpáin állandóan nyomon követhető. A jelzések megértését a lámpák alatt elhelyezett könnyen cserélhető feliratok biztosítják. Az egész berendezés 213, cm magas, 61x65 cm alapterületű szekrényben van elhelyezve. A 22 funkcióegységet egy -egy könnyen cserélhető fiókba szerelték. Külön hely van az esetleg szükséges kiegészítő elemek és berendezések számára. A szerelésben kiterjedten alkalmazták a huzalvégek ill. az érintkezőcsapok forrasztás nélküli, tartós öszszesodrását. A szekrény ajtajának kinyitása után válik láthatóvá a program-dugaszolótábla. Az ilyen berendezések egyik fontos csoportját a szivattyúk alkotják. Említésre különösen érdemesek közülük a különféle adagoló szivattyúk, az erősen viszkózus folyadékok és paszták továbbítására alkalmas különleges szivattyúk és egyes különleges laboratóriumi szivattyúk. A bemutatott adagoló szivattyúk teljesítménye 0,2 cm 3 és 10 000 liter közti értékű volt. Túlnyomó többségük dugattyús rendszerű. A laboratóriumi jellegű kis gépektől eltekintve a dugattyúk lökethossza távvezérelhető villamosmotorokkal állítható. Többnyire két- vagy háromhengeresek, de van hat-, sőt tizenkéthengeres változatuk is. Ilyenkor az egyes hengerek külön-külön szabályozhatók. Nagyobb mennyiségek időszakos adagolására használják azt a megoldást is, hogy a szivattyú lökete helyett a löketek számát állítják be egy számlálóművön és a kellő számú löket után a szivattyú motorját kikapcsolja az automata. Ha az adagolandó anyag nagyon viszkózus és emiatt nehezen folyik, akkor a szivattyú szívószelepét külön vezérlik a pontos adagolás végett. Robbanásveszélyes üzemek részére olyan szivattyút is gyártanak, amely nagynyomású levegővel tartható üzemben. Az adagoló membránszivattyúkat akkor alkalmazzák, amikor az adagolandó folyadék mérgező, robbanásveszélyes, radioaktív vagy erősen koptató tulajdonságú és emiatt nem szabad érintkeznie a mozgó alkatrészekkel. Ugyanez a helyzet a sterilen kezelendő folyadékokkal is, amikor az anyagnak még a szivattyú tömszelencéjével sem szabad érintkeznie. A membránszivattyúk alkalmasak a legnagyobb nyomásra is, egészen 300 atmoszféráig. Bemutattak olyan megoldásokat is (2. ábra), amelyeknek adagolószivattyú-rendszere egyidejűleg hat különböző folyadékot adagol egy reaktorba. Az églük folyadék adagolását a vezérlőrendszer úgy szabályozza, hogy a pH állandó maradjon, a másik az összes iontartalmat szabályozza, a harmadik a viszkozitást tartja állandó értéken, a többi három adagolása kézzel állítható be, míg a reaktorban a folyadékszintnek is meghatározott határokon belül kell maradnia. Mindez olyan kivitelű (öntisztító szelepek és magukat utánfeszítő tömszelencék), hogy az egész rendszer gyakorlatilag nem igényel felügyeletet. Feltűnően nagy helyet foglaltak el a kiállításon azok a működésben kiállított szivattyúk, amelyek a sűrű olajfestéktől a fogkrémig terjedő sűrűségű és viszkozitású anyagokat szállítanak. Ezek között szerepeltek az ismert tömlős szivattyúk változatai, amelyekben egy gumi- vagy műanyagtömlőben levő sűrű folyadékot a tömlő külsején, végigfutó görgők masszírozó mozdulatokkal hajtanak előre. Újdonság volt egy szállítócsigára emlékeztető szivattyú (3. ábra), amelyről azt hirdették, hogy mindent szállít, ami csak keresztülfér a csövön. E szivattyú leginkább a forgódugattyú és a csavarszivattyú között áll. Két lényeges működő része van, egy külső ház és a benne forgó test. A ház ürege egy kétbekezdésű, erősen legömbölyített anyamenet, míg az orsó hasonló, de egymenetű. A ház keménygumiból van, a forgórész fémből. A forgórészt amelynek beállítását megkönnyíti, hogy a dugaszok helyei áttekinthető kapcsolási sémában vannak elhelyezve. Hogy az ilyen és az ehhez többé-kevésbé hasonló automatikák felhasználhatók legyenek, ahhoz természetesen olyan gépek és berendezések is kellenek, amelyek működése az automatikák impulzusaival irányítható, hosszú kardántengelyen keresztül hajtják, mert forgás közben keringő mozgást is végez. Az álló- és a forgórész állandóan érinti egymást egy összefüggő vonal mentén, és ez határolja el egymástól a szívó- és a nyomóteret. A tömítés jó lehet, mert a gyártó szobahőmérsékletű vízre 8,2 méter szívómagasságot garantál. A katalógus-adatok szerint a szivattyú nyomómagassága legfeljebb 9 ata, a legnagyobb típus szállítóteljesítménye 75 ms óránként. Vannak különleges kivitelek 70 ata nyomásig és óránként 120 m3 teljesítményig is. A műanyagszárnyú forgólapátos szivattyúk konstrukciója nem új, de mégis magukra vonták a figyelmet egyre javuló használhatóságukkal és élettartamukkal. A forgórésznek a tengellyel párhuzamos sík lapátjai a régi, klasszikus kivitelnél minden fordulat alatt egyszer kifelé és egyszer befelé mozdulnak el, mert a forgórész a szivattyú hengeres furatában excentrikusan van elhelyezve. A mostani szivattyúknál a forgórész egy darabból van, viszont neoprénből, poliuretánból, bűnéből vagy más műanyagból készül, és a lapátok hajlékonysága helyettesíti a régi merev lapátok kibe csúszkálását. A szivattyúk már az első fordulatoknál 4,5 m-nyire felszívják a vizet,feltöltve pedig 7,5 m magasságig tudnak szívni. Fő előnyük, hogy szennyezett, sőt homokos vizet is elviselhető élettartammal szállítanak. Egyébként tipikusan kis szivattyúk, teljesítményük nem haladja meg a percenkénti 200 litert. A tömlős szivattyú (4. ábra) inkább laboratóriumi jellegű, de vannak olyan jó tulajdonságai, amelyek valószínűleg utat nyitnak számára a kisebb üzemekben is. Szerkezete nagyon egyszerű: a folyadékot vezető gumitömlőt befektetik asivattyú szerkezetébe, ahol tizenkét, kb. ujjnyi vastag fémpálca a tömlőt fokozatosan megszorítja, majd fokozatosan elereszti. Mivel a fémpálcák ezt a nyomogatást egymáshoz képest fiziseltolással végzik, ezzel a mozgással a tömlőben levő folyadékot egy irányban hajtják. A megoldás legnagyobb előnye, hogy a folyadék egyáltalán nem érintkezik a szivattyúval, sőt a szivattyút tulajdonképpen össze sem kell szerelni a folyadékot vezető tömlővel. A szerkezet ugyanis egyszerűen kettényitható, mint egy könyv, és a tömlőt csak bele kell fektetni. A szerkezet bezárása után a szivattyú máris indítható. A nagyságtól függően egy szivattyú négy tömlővel is használható azonos vagy különböző folyadékok szállítására és adagolására. Teljesítménye legfeljebb 1000 liter óránként, nyomása legfeljebb 1,5 att. A tömlő — rugalmasságától függően — vákuumból való szívásra is alkalmas, mert 625 mm depresszióval tud szívni. Egyszerűsége, könnyű szerelése és tisztasága miatt orvosi célokra is kiválóan megfelel. A következő adagolóberendezés (5. ábra) nem tartozik ugyan a szivattyúk közé, mert Az automatizálás lehetősége azt is szükségessé teszi, hogy az áramló folyadékok mennyiségét kellő pontossággal mérhessük és a mérés eredményét egy szabályozás céljára használható jel formájában továbbíthassuk. Ebből a szempontból különös nehézséget jelent az agreszszív, a szennyezett vagy éppen a szilárd szennyezéseket is tartalmazó folyadékok mennyiségének megbízható mérése. A mágneses átfolyásmérők (6. ábra) úgy látszik, megoldják ezt a problémát. Ezeknél a mérés azon alapul, hogy Faraday törvénye szerint a mágneses térben elmozduló vezetőben elektromotoros erő indukálódik. A mágnesteret létrehozó tekercseket kívülről teszik rá a csővezetékre, az elmozduló vezető maga a mérendő folyadék, a feszültség pedig a cső két ellentétes pontján mérhető. A feszültség mérhetőségéért a cső szóban forgó szakaszát gumival bélelik ki, és egy helyen egymással szemben két fémes elektródot helyeznek el a belső felületen. Mivel a méréshez nem kell semmiféle mechanikai érzékelő vagy mérőszervet helyezni a csőbe, a mérőberendezés nem okoz áramlási ellenállást. A mérés eredménye nem függ az áramlás turbulenciájától, tehát a mérőszakasz gyakorlatilag korlátozás nélkül helyezhető el a vezeték bármelyik szakaszán, görbületek, szelepek vagy szivattyúk után közvetlenül is. A mérés független az áramló folyadék nyomásától, viszkozitásától, hőfokától és koncentrációjától. Az elérhető pontosság mindig jobb 1,5%-nál. A folyadék villamos vezetőképessége tág határok között változhat, mindössze az szükséges, hogy a fajlagos ellenállás ne legyen nagyobb 10 kohm cm-nél. A hozzá tartozó elektronikus erősítő három fokozatban átkapcsolható és rögtön térfogatban vagy súlyban kalibrálva mutatja az átfolyó mennyiséget. A mérő normál kivitelben 6-tól 500 mm-ig terjedő átmérőkhöz kapható, de egy vetítettképes előadáson bemutattak csaknem 1 m csőátmérőjű készüléket is, amely egy kikötői kotróhajó fedélzetén mérte az átszívott iszap mennyiségét. Mindezek a felsorolt és fel nem sorolt gépek és berendezések megfelelő választékú és minőségűvillamosmotorokat, nem folyadékot vagy gázt szállít, hanem szemcsés, poralakú vagy ömleszthető szilárd anyagot adagol, de mégis közel áll hozzájuk. Fő része egy szállítóheveder, amely a szabályozható tölcsérből ráadagolt ömlesztett szilárd anyagot kiadagoló tölcsérbe szórja. Közben egy mérleg állandóan ellenőrzi a heveder egyik részén fekvő, ill. áthaladó anyag súlyát. Adott szalagsebesség esetén az adagolt mennyiség arányos a heveder ellenőrzött helyén átfolyó anyagmennyiséggel. Kétféle nagyságban készül: 1,37 kgtól 27 240, ill. 1,37 kg-tól 81 720 kg-ig terjedő óránkénti teljesítménnyel. Készül villamos és pneumatikus vezérléssel is, sőt olyan változatban is, amelynél az adagolóberendezés az általa adagolt mennyiséggel arányos nyomású pneumatikus jelet ad és ezzel lehetővé teszi, hogy a következő pneumatikusan vezérelt berendezést a sajátjával arányos adagolásra vezérelje, s ezzel állandó összetételű adagolást biztosítson. Az adagolás pontossága általában ±1 % (3 mm szemnagyság felett és 80 gramm/dm3 térfogatsúly alatt az adagolás pontossága csökken). A pneumatikus kimenő jel az adagolt súllyal 1% hibahatáron belül arányos. kapcsolókat, egyéb erős- és gyengeáramú alkatrészeket, pneumatikus és egyéb szerelvényeket igényelnek. Néhány szót róluk is kell szólnunk. Bemutattak fordulatszámszabályozást egyenáramú motorokhoz, nullától teljes fordulatszámig, fokozat nélkül, állandó nyomatékkal, a potenciométeren beállított névleges fordulatszámhoz képest 0,2% eltéréssel. Láthatók voltak relék, amelyek 6 A, 220 V teljesítménnyel 3 millió kapcsolást bírnak ki garantáltan, mechanikai élettartamuk pedig 100 millió kapcsolás. Kiállítottak védőgázas relét, amely mágneses működtetéssel összesen egymilliárd kapcsolást tud elvégezni, másodpercenként pedig ezret. Feltűnő volt a digitális technika előretörése. A legkülönfélébb műszereken és a legváratlanabb helyeken találkoztunk a digitális leolvasással. Volt olyan kapcsolótábla, amelyen vízszintes tengelyű, messziről is jól látható számtárcsákon beállítva a szükséges hőfokot, ezzel tulajdonképpen a szabályozóautomatika potenciométerét állították be. A mellette elhelyezett, gombnyomással bekapcsolható mutatós műszer ellenőrzésképpen a névleges beállított értéktől való eltérést mutatta csak. Sok berendezést mutattak be a folyadékszint jelzésére, mérésére, szabályozására. De mintegy annak jeléül, hogy azért a közvetlen, szemmel megfigyelhető szintjelzés is fontos, a következő ötletes megoldást is láttak: egy rozsdamentes csőben álló folyadék szintjét kellett jelezni. A folyadék tetején úszó lebegett, amelyen egy meglehetősen erős állandó mágnes volt elhelyezve. Az úszó helyzetét azzal tették láthatóvá, hogy a rozsdamentes cső elé egy üvegcsövet szereltek, amelybe egymás alatt sok kis műanyag lap volt elhelyezve, vízszintes tengelyeikkel az üvegcső falában csapágyazva. A kb. 1x2 cm nagyságú lapocskákba középen, függőlegesen egy-egy acélpálcika volt beleöntve. Amíg a mágneses úszó a rozsdamentes cső alsó részén volt, addig a lapocskák lefelé függve, a fehér oldalukat mutatták kifelé. Mihelyt azonban a mágnes elment mellettük felfelé, az erőtér hatására a kis lapok megfordultak és felfelé „lógva” most már a piros belső oldalukat mutatták kifelé, jelezve messzire látható öszszefüggő piros vonallal, hogy meddig ment fel a folyadékszint. Mindent összevetve megállapíthatjuk, hogy a vegyipari automatizálás sem alapvető módszereiben, sem eszközeiben nem halad más utakon, mint bármely más terület automatizálása. Erre mutat az is, hogy a folyamatszabályozásnak és eszközeinek fejlesztésével foglalkozó nagyobb vállalatokkal egyaránt találkozhatunk a vegyipar, a gépipar, a kohászat vagy az energiaipar területén. Mindössze az a különbség, hogy egyes speciális igények és megoldásaik különböző időben merülnek fel a különböző területeken, de azután — a tapasztalatok szerint — viszonylag gyorsan bevonulnak az automatizálás közös fegyvertárába. Nemes Ferenc Vezérlőberendezések Szivattyúk és adagolók Műszerek és tartozékok 1. ábra: Programozható folyamatvezérlő berendezés (Sprecher & Schuh, Svájc) 2. ábra: Hat komponenst adagoló, automatikával vezérelt szivattyúrendszer (Hauke, Ausztria). 3. ábra: Moineau rendszerű volumetrikus szivattyú állórészének és forgórészének elrendezése 4. ábra: Újrendszerű tömlős szivattyú laboratóriumi vagy kisüzemi célokra (Sigma-Motor, Inc., USA). 6. ábra: Mágneses folyadékmennyiség-mérő (Remag, Svájc). 5. ábra: Automatikus vezérlésű adagoló (Wallace & Tieman, NSZK) ium ALUMÍNIUM Az alumínium alkalmazási lehetőségei igen sokoldalúak, s egy cseppet sem szorítkoznak a járműiparra, ahol az alumínium könnyűsége, helyesebben igen kedvező szilárdság, súly aránya létfontosságú előny. Az alumínium nagyszerű alakíthatósága, a környezeti hatásokkal szembeni ellenállóképessége olyan előny, amit a műszaki-ipari tevékenység más területein sem szabad figyelmen kívül hagyni. Sok esetben az alumínium szerkezet induló költsége nagyobb ugyan, mint más hagyományos megoldásé, ám a karbantartás és a védelem elmaradása, a könnyű tisztíthatóság stb. végeredményben a szerkezet, a gép vagy a berendezés várható élettartamának beszámításával az alumínium szerkezetet teszi olcsóbbá. Sok esetben ehhez még a tetszetős, vonzó külső előnyei is járulnak. Képeinket a düsseldorfi Aluminiumzentrale bocsátotta rendelkezésünkre. Bordás alumínium lemez idomokból készült kishangár, egy sportgép vagy helikopter befogadására. Könnyen szállítható, a repülőtér szélén néhány órai előkészület után egyszerűen felszerelhető, nyitása és csukása pedig minimális erőkifejtést igényel Mexico Cityben most épült régészeti múzeum alumínium elemekből készült homlokzata, amely sajátos archaikusan modern benyomást kelt Az ideális rizsfőző edény, amellyel tetszetős alakban lehet rizses ételeket készíteni, anélkül, hogy leégésüktől kellene tartani Ezeket az újfajta edényeket az egyik schwertei gyár hozza forgalomba spárga és hal főzéséhez. Az edény meggátolja a spárga és a hal széttöredezését: a főzni szándékolt élelmiszert a fogakkal ellátott lyukas alaplemezre helyezik, azt pedig a vízzel telt edénybe állítják. A megfőtt étel kiemelése egyszerű A hűtőszekrényekben készített jégkocka kiemelése a bordás fagyasztóból sokszor gondot okoz. Az egyik lüdenscheidi gyár most ezt a két forgókaros jégkészítőt hozza a piacra: a két kar egyidejű elforgatásával (esetleges előzetes leöblítés után) a jégkockák könnyen elválnak