Wentylator do mgły olejowej

Mgła olejowa powstaje podczas wielu procesów obróbki metali, między innymi toczenia, frezowania, wiercenia i szlifowania. Drobne krople oleju lub emulsji chłodząco-smarującej mogą przedostawać się do powietrza w strefie pracy obrabiarki, dlatego w wielu zastosowaniach konieczne jest zastosowanie skutecznego odciągu miejscowego.

Jednym z najważniejszych elementów takiej instalacji jest wentylator do mgły olejowej. Jego zadaniem jest wytworzenie odpowiedniego przepływu powietrza, zapewnienie podciśnienia w miejscu powstawania aerozolu oraz pokonanie oporów kanałów, separatorów i filtrów.

Sam wentylator nie odpowiada jednak za oddzielenie oleju z powietrza. Za ten proces odpowiada separator lub układ filtracyjny. Dlatego wentylator, separator oraz pozostałe elementy instalacji powinny być dobierane jako jeden system.

Czym jest mgła olejowa i skąd się bierze?

Mgła olejowa jest aerozolem składającym się z bardzo drobnych kropli oleju, emulsji lub cieczy chłodząco-smarującej zawieszonych w powietrzu.

Powstaje wtedy, gdy ciecz zostaje rozdrobniona podczas intensywnego ruchu, rozpylania lub kontaktu z szybko poruszającymi się elementami obrabiarki.

Jak powstaje mgła olejowa?

Do jej powstawania może dochodzić między innymi podczas:

• Toczenia
• Frezowania
• Wiercenia
• Szlifowania
• Cięcia
• Obróbki CNC
• Stosowania chłodziwa pod ciśnieniem
• Procesów wykorzystujących oleje obróbkowe

Ilość powstającej mgły zależy od rodzaju procesu, parametrów obróbki, rodzaju cieczy oraz konstrukcji obrabiarki.

Gdzie występuje mgła olejowa?

Najczęściej spotyka się ją w:

• Tokarkach CNC
• Frezarkach CNC
• Centrach obróbczych
• Automatach tokarskich
• Szlifierkach
• Wiertarkach przemysłowych
• Innych maszynach do obróbki metali

W przypadku zamkniętych centrów obróbczych mgła może gromadzić się wewnątrz komory roboczej, a następnie przedostawać się do hali podczas otwierania drzwi.

Czym różni się mgła olejowa od oparów olejowych?

W praktyce określenia „mgła olejowa” i „opary olejowe” bywają używane zamiennie, jednak z punktu widzenia procesu fizycznego nie oznaczają dokładnie tego samego.

Mgła olejowa jest przede wszystkim aerozolem drobnych kropli cieczy. Opary mogą natomiast odnosić się do substancji znajdującej się w fazie gazowej.

Rozróżnienie to jest istotne przy projektowaniu układu oczyszczania powietrza, ponieważ sposób usuwania kropli cieczy może różnić się od sposobu usuwania substancji występujących w fazie gazowej.

Dlaczego potrzebny jest wentylator do odciągu mgły olejowej?

Skuteczny system odciągu mgły olejowej powinien przechwytywać aerozol możliwie blisko miejsca jego powstawania.

Wentylator wytwarza przepływ powietrza, który pozwala przemieścić zanieczyszczone powietrze od obrabiarki do urządzenia separacyjnego lub filtracyjnego.

Typowy układ może wyglądać następująco:

obrabiarka → punkt odciągowy → przewód → separator mgły olejowej → wentylator → wyrzut

W innym rozwiązaniu wentylator może znajdować się przed separatorem:

obrabiarka → punkt odciągowy → wentylator → separator → wyrzut

Ostateczna konfiguracja zależy od rodzaju urządzeń oraz warunków pracy.

Co robi wentylator?

Wentylator odpowiada przede wszystkim za:

• Wytworzenie przepływu powietrza
• Utrzymanie wymaganego podciśnienia
• Transport aerozolu przez przewody
• Pokonanie oporów instalacji
• Zapewnienie odpowiednich warunków pracy separatora lub filtra

Czego nie robi wentylator?

Sam wentylator nie jest urządzeniem filtracyjnym.

Nie należy więc utożsamiać:

wentylatora z separatorem mgły olejowej.

Wentylator zapewnia przepływ, natomiast separator lub filtr odpowiada za oddzielenie kropli oleju od powietrza.

Jaki wentylator do mgły olejowej?

Wybór wentylatora zależy przede wszystkim od parametrów instalacji. W wielu przemysłowych systemach odciągowych stosuje się wentylatory promieniowe, szczególnie gdy konieczne jest pokonanie oporów przewodów i urządzeń filtracyjnych.

Wentylator promieniowy

Wentylatory promieniowe mogą być stosowane w instalacjach, w których wymagany jest odpowiedni spręż przy określonym przepływie powietrza.

Mogą obsługiwać zarówno pojedyncze stanowiska, jak i większe instalacje centralne.

Ich zaletą w takich zastosowaniach jest możliwość dobrania parametrów do rzeczywistych oporów całego układu.

Wentylator do centralnego odciągu mgły olejowej

Jeżeli jedna instalacja obsługuje kilka obrabiarek, można zastosować centralny wentylator współpracujący z siecią kanałów i wspólnym układem filtracyjnym.

W takim przypadku szczególnie ważne jest określenie, ile stanowisk może pracować jednocześnie.

Wentylator do pojedynczej obrabiarki

Przy jednej maszynie można zastosować niezależny układ odciągowy składający się z punktu poboru, przewodu, separatora i wentylatora.

Takie rozwiązanie może być korzystne w przypadku stanowisk pracujących niezależnie od siebie.

Wentylator współpracujący z separatorem

Przy doborze wentylatora należy zawsze uwzględnić opór urządzenia separacyjnego.

Nie można przyjąć, że wentylator zapewniający określony przepływ przy niewielkim oporze będzie równie skuteczny po podłączeniu do separatora o dużym spadku ciśnienia.

Jak dobrać wentylator do mgły olejowej?

Prawidłowy dobór wentylatora wymaga analizy całej instalacji.

Należy uwzględnić przede wszystkim:

• Liczbę obrabiarek
• Rodzaj procesu
• Sposób powstawania mgły
• Wymagany przepływ powietrza
• Wymagane podciśnienie
• Długość kanałów
• Średnice przewodów
• Liczbę kolan i kształtek
• Opór separatora
• Opór filtrów końcowych
• Temperaturę medium
• Właściwości oleju lub emulsji

Dopiero na podstawie tych danych można określić wymagany punkt pracy wentylatora.

Wydajność wentylatora do mgły olejowej

Wydajność wentylatora określa ilość powietrza, którą urządzenie może przetłoczyć w jednostce czasu.

W przypadku instalacji odciągowej wymagany przepływ powinien zapewnić skuteczne przechwytywanie aerozolu przy źródle jego powstawania.

Podstawową zależność stosowaną przy określaniu przepływu można zapisać jako:

Q = v × A × 3600

gdzie:

• Q - strumień powietrza [m³/h]
• v - prędkość powietrza [m/s]
• A - pole przekroju [m²]

W praktyce dobór przepływu dla konkretnego stanowiska powinien uwzględniać geometrię obrabiarki, sposób zabudowy strefy roboczej i położenie punktu odciągowego.

Przy projektowaniu instalacji warto również uwzględnić zagadnienie prędkości porywania (Capture Velocity), czyli warunków niezbędnych do skutecznego przechwycenia zanieczyszczenia przy jego źródle.

Jedna obrabiarka

Dla pojedynczej maszyny przepływ można dobrać na podstawie wymagań konkretnego punktu odciągowego.

Istotne jest nie tylko to, ile powietrza może przetłoczyć wentylator, ale czy ten przepływ rzeczywiście zapewni odpowiednie warunki w strefie powstawania mgły.

Kilka obrabiarek

W przypadku centralnej instalacji należy określić przepływy wymagane dla poszczególnych stanowisk oraz sposób ich jednoczesnej pracy.

Nie zawsze konieczne jest sumowanie maksymalnych przepływów wszystkich maszyn. Jeżeli część stanowisk pracuje naprzemiennie, system może być projektowany z uwzględnieniem rzeczywistego scenariusza eksploatacji.

Centralny odciąg mgły olejowej

W dużych instalacjach należy dodatkowo uwzględnić:

• Zmienność obciążenia
• Regulację przepływu
• Przepustnice na poszczególnych odgałęzieniach
• Możliwość zastosowania falownika
• Opór wspólnego separatora lub systemu filtracyjnego

Spręż wentylatora w instalacji odciągu mgły olejowej

Sama wydajność wentylatora nie wystarczy do prawidłowego doboru urządzenia.

Wentylator musi zapewnić wymagany przepływ przy sprężu odpowiadającym oporom całej instalacji.

Straty ciśnienia mogą powstawać w:

• Przewodach prostych
• Kolanach
• Trójnikach
• Przepustnicach
• Punktach odciągowych
• Separatorach
• Filtrach
• Tłumikach
• Wyrzutniach

Opór separatora

W instalacjach mgły olejowej szczególne znaczenie ma separator.

Każdy separator powoduje określony spadek ciśnienia, który należy uwzględnić w bilansie instalacji.

Co więcej, opór urządzenia może zmieniać się podczas eksploatacji, na przykład wraz z zabrudzeniem elementów filtracyjnych.

Dlatego wentylator powinien być dobrany tak, aby zapewnić wymagany przepływ również przy rzeczywistych warunkach pracy układu.

Wentylator przed czy za separatorem mgły olejowej?

Położenie wentylatora względem separatora jest jednym z istotnych zagadnień projektowych.

Wentylator przed separatorem

Schemat:

obrabiarka → wentylator → separator → wyrzut

W takim układzie wentylator transportuje powietrze zawierające mgłę olejową.

Oznacza to, że jego konstrukcja i warunki pracy powinny uwzględniać możliwość kontaktu z aerozolem.

Drobne krople oleju mogą osadzać się na elementach urządzenia, co może mieć wpływ na:

• Czystość wirnika
• Jego wyważenie
• Stan obudowy
• Konieczność konserwacji

Wentylator za separatorem

Schemat:

obrabiarka → separator → wentylator → wyrzut

W tym rozwiązaniu wentylator pracuje po stronie powietrza oczyszczonego z większej części aerozolu.

Może to ograniczyć ilość oleju trafiającego do wentylatora i ułatwić utrzymanie urządzenia w odpowiednim stanie technicznym.

Dlaczego lokalizacja wentylatora ma znaczenie?

Położenie wentylatora należy rozpatrywać razem z konstrukcją separatora, wymaganym podciśnieniem oraz sposobem prowadzenia instalacji.

Nie ma jednej konfiguracji odpowiedniej dla każdego systemu. Ważne jest, aby cały układ został zaprojektowany jako spójny system.

Konstrukcja wentylatora do mgły olejowej

W przypadku instalacji odciągających mgłę olejową należy zwrócić uwagę na konstrukcję wentylatora.

Wirnik

Wirnik powinien być odpowiednio dobrany do warunków pracy. Jeżeli znajduje się po stronie zanieczyszczonego powietrza, należy uwzględnić możliwość osadzania się oleju na jego powierzchni.

Nierównomierne osadzanie się materiału może wpływać na wyważenie wirnika i powodować zwiększenie drgań.

Obudowa

Obudowa powinna być dostosowana do pracy z medium zawierającym aerozol olejowy.

W niektórych rozwiązaniach należy również przewidzieć możliwość odprowadzania zgromadzonego kondensatu lub oleju.

Łożyska i napęd

Warunki pracy łożysk i napędu należy dostosować do temperatury, zapylenia oraz konstrukcji całego urządzenia.

Istotne jest również ograniczenie możliwości przedostawania się zanieczyszczeń do elementów mechanicznych.

Materiał wykonania

Dobór materiału powinien uwzględniać właściwości stosowanego oleju lub emulsji.

W zależności od zastosowania może być potrzebna odpowiednia odporność materiału na działanie medium oraz środowisko pracy.

Wentylator do mgły olejowej a filtracja

Wentylator i separator pełnią w instalacji różne funkcje.

Wentylator odpowiada za przepływ powietrza.

Separator lub filtr odpowiada za oddzielenie kropli oleju.

Dlatego skuteczność systemu zależy od prawidłowego współdziałania obu urządzeń.

W zależności od zastosowania mogą być wykorzystywane między innymi:

• Separatory mechaniczne
• Filtry koalescencyjne
• Wielostopniowe układy filtracyjne
• Specjalistyczne separatory mgły olejowej
• Filtry końcowe

Przy wyborze wentylatora należy uwzględnić spadek ciśnienia na całym układzie filtracyjnym.

Nie można więc dobierać wentylatora niezależnie od separatora.

Wentylator do mgły olejowej z obrabiarek CNC

Obrabiarki CNC są jednym z najczęstszych zastosowań instalacji odciągających mgłę olejową.

Dotyczy to między innymi:

• Tokarek CNC
• Frezarek CNC
• Centrów obróbczych
• Szlifierek CNC
• Automatycznych linii obróbczych

W zamkniętych obrabiarkach część aerozolu może pozostawać wewnątrz przestrzeni roboczej.

Odciąg powinien zapewniać odpowiednią wymianę powietrza w tej strefie i ograniczać wydostawanie się mgły do hali.

Przykładowy układ może wyglądać następująco:

komora obrabiarki → punkt odciągowy → separator → wentylator → wyrzut

W przypadku większych zakładów kilka maszyn może zostać połączonych z centralną instalacją.

Centralny wentylator do kilku obrabiarek

Centralny system odciągu może obsługiwać wiele stanowisk pracy.

Jego zaletą jest możliwość zastosowania wspólnego:

• Układu kanałów
• Separatora
• Wentylatora
• Systemu filtracyjnego
• Wyrzutni

Jednocześnie taki system wymaga dokładnego zaprojektowania sieci przewodów.

Należy uwzględnić, które maszyny pracują jednocześnie oraz jak zmienia się przepływ przy otwieraniu i zamykaniu poszczególnych odgałęzień.

W przypadku zmiennego obciążenia można zastosować odpowiednią regulację przepływu, np. za pomocą przepustnic lub regulacji prędkości obrotowej wentylatora.

Wentylator do mgły olejowej a temperatura i kondensacja

Temperatura ma wpływ na zachowanie aerozolu olejowego i warunki pracy instalacji.

Jeżeli temperatura powietrza spada, część aerozolu może kondensować na powierzchniach przewodów i elementach instalacji.

Może to prowadzić do:

• Gromadzenia się oleju w przewodach
• Zabrudzenia wentylatora
• Zwiększenia oporów
• Powstawania wycieków
• Konieczności częstszego czyszczenia

Dlatego przy projektowaniu instalacji warto uwzględnić możliwość kondensacji oraz sposób odprowadzania zgromadzonego oleju.

W niektórych rozwiązaniach istotne jest również odpowiednie prowadzenie przewodów, tak aby ograniczyć miejsca, w których może gromadzić się kondensat.

Czy wentylator do mgły olejowej musi być ATEX?

Nie każda instalacja odciągu mgły olejowej wymaga zastosowania wentylatora w wykonaniu przeciwwybuchowym.

Konieczność zastosowania odpowiednich rozwiązań przeciwwybuchowych zależy od właściwości stosowanego oleju, temperatury procesu, stężenia aerozolu, warunków pracy oraz możliwości powstania atmosfery wybuchowej.

W przypadku występowania takiego zagrożenia należy przeprowadzić odpowiednią ocenę i określić wymagania dla całej instalacji.

Analizie mogą podlegać między innymi:

• Właściwości oleju
• Temperatura
• Stężenie aerozolu
• Możliwość powstania atmosfery wybuchowej
• Klasyfikacja stref
• Możliwość elektryzowania się elementów
• Uziemienie instalacji
• Konstrukcja wentylatora

Nie należy więc automatycznie zakładać, że każda instalacja mgły olejowej wymaga wykonania ATEX.

Jak obliczyć moc wentylatora do mgły olejowej?

Podstawową zależność można zapisać jako:

P = Q × Δp / η

gdzie:

• P - moc [W]
• Q - przepływ powietrza [m³/s]
• Δp - wymagany spręż [Pa]
• η - sprawność układu

W instalacji mgły olejowej na wymaganą moc wpływa między innymi:

• Przepływ powietrza
• Opór kanałów
• Opór separatora
• Opór filtrów
• Opór pozostałych elementów
• Sprawność wentylatora

Dlatego moc silnika należy dobierać na podstawie rzeczywistego punktu pracy urządzenia, a nie wyłącznie wymaganej wydajności.

Najczęstsze błędy przy doborze wentylatora do mgły olejowej

Dobór tylko na podstawie wydajności

Wentylator może zapewniać określony przepływ przy małym oporze, ale niekoniecznie przy oporach rzeczywistej instalacji.

Pomijanie oporu separatora

Separator może stanowić istotną część całkowitych strat ciśnienia.

Nieuwzględnianie zabrudzenia filtrów

Wraz z eksploatacją opór elementów filtracyjnych może się zmieniać.

Zastosowanie niewłaściwego wentylatora

Urządzenie powinno być dobrane do warunków pracy i rodzaju medium.

Niewłaściwe umiejscowienie wentylatora

Położenie wentylatora względem separatora wpływa na to, czy wirnik pracuje z zapylonym i zaolejonym, czy już oczyszczonym powietrzem.

Brak odprowadzenia kondensatu

W instalacjach, w których może dochodzić do kondensacji, należy przewidzieć sposób odprowadzania zgromadzonego oleju.

Zbyt mały przepływ

Niewystarczający przepływ może prowadzić do wydostawania się mgły olejowej poza strefę odciągu.

Nadmierny przepływ

Przewymiarowanie wentylatora może zwiększać zużycie energii i powodować niepotrzebny hałas.

Brak analizy zagrożenia wybuchem

Jeżeli właściwości procesu stwarzają możliwość powstania atmosfery wybuchowej, wymagania bezpieczeństwa należy uwzględnić już na etapie projektowania.

Jak dobrać wentylator do mgły olejowej - krok po kroku?

Prawidłowy dobór można przeprowadzić w następującej kolejności:

• Określ proces technologiczny
• Określ rodzaj oleju lub emulsji
• Ustal liczbę obrabiarek
• Określ wymagany przepływ dla każdego stanowiska
• Zaprojektuj sposób odciągu
• Oblicz straty ciśnienia
• Uwzględnij opór separatora i filtrów
• Określ wymagany punkt pracy wentylatora
• Sprawdź konstrukcję urządzenia
• Określ sposób regulacji
• Przeanalizuj wymagania dotyczące bezpieczeństwa
• Dobierz wentylator i silnik

Wentylatory do odciągu mgły olejowej Mastervent

Mastervent projektuje i dostarcza rozwiązania dla przemysłowych instalacji wentylacyjnych i odciągowych, w których wentylator może stanowić element kompletnego systemu usuwania mgły olejowej.

W zależności od zastosowania instalacja może obejmować:

• Punkty odciągowe przy obrabiarkach
• Przewody wentylacyjne
• Wentylator
• Separator mgły olejowej
• Dodatkowe stopnie filtracji
• Układ odprowadzania kondensatu
• Wyrzutnię lub system recyrkulacji oczyszczonego powietrza

Dobór wentylatora powinien uwzględniać wymagany przepływ oraz całkowity spręż instalacji, w tym opory separatora i filtrów.

W przypadku centralnych systemów obsługujących wiele obrabiarek należy dodatkowo przeanalizować sposób pracy poszczególnych stanowisk oraz wymagania dotyczące regulacji przepływu.

Podsumowanie

Wentylator do mgły olejowej jest elementem instalacji odpowiedzialnym za zapewnienie odpowiedniego przepływu powietrza i pokonanie oporów systemu. Nie zastępuje jednak separatora ani filtra - jego zadaniem jest zapewnienie warunków, w których zanieczyszczone powietrze zostanie skutecznie odprowadzone od obrabiarki i skierowane do urządzenia oczyszczającego.

Dobór wentylatora powinien uwzględniać przede wszystkim wymaganą wydajność, spręż, liczbę obsługiwanych stanowisk, długość i konfigurację przewodów oraz opory separatora i filtrów.

Istotne są również właściwości oleju lub emulsji, temperatura, możliwość kondensacji oraz ewentualne zagrożenie wybuchem.

Najlepsze rezultaty daje projektowanie całego układu jako jednego systemu:

obrabiarka → odciąg miejscowy → kanały → separator mgły olejowej → wentylator → filtr/wyrzut.

Dzięki właściwemu dopasowaniu wentylatora do pozostałych elementów instalacji można uzyskać skuteczny odciąg mgły olejowej, stabilne parametry pracy oraz ograniczyć problemy związane z zabrudzeniem, kondensacją i nadmiernym zużyciem energii.