Wibratory dostępne na rynku znajdują zastosowanie w miejscach, gdzie konieczne jest wprawienie w ruch materiału sypkiego. Stąd też najczęstsze aplikacje z urządzeniami tego typu uwzględniają opróżnianie silosów, napędy zsuwni, przesiewacze oraz stoły wibracyjne. Bardzo często stosuje się je także w systemach odpowiedzialnych za zapobieganie oklejaniu się rur i płyt. Jako zalety pneumatycznych wibratorów turbinowych wymienia się niski poziom hałasu oraz prostą konstrukcję. Nie bez znaczenia pozostaje także odporność na zużycie oraz niewielkie zapotrzebowanie na sprężone powietrze. Podkreśla się również, że pneumatyczne wibratory turbinowe nie wymagają dodatkowych czynności konserwacyjnych. Ważną cechą jest odporność na zużycie eksploatacyjne.
Dostępne na rynku wibratory wirujące wytwarzają drgania kołowe, zaś wersje tłokowe generują drgania liniowe. Wibratory wirujące są źródłem głównie drgań o wysokiej częstotliwości i małej amplitudzie. Wibratory tłokowe uwzględniane są tam, gdzie konieczne są drgania o niższej częstotliwości, a wyższej amplitudzie. Wibratory wirujące obejmują modele turbinowe, rolkowe, kulkowe oraz przyczepne.
Pneumatyczne wibratory turbinowe
Jako zalety pneumatycznych wibratorów turbinowych wymienia się niski poziom hałasu oraz prostą konstrukcję. Nie bez znaczenia pozostaje także odporność na zużycie oraz niewielkie zapotrzebowanie na sprężone powietrze. Podkreśla się również, że pneumatyczne wibratory turbinowe nie wymagają dodatkowych czynności konserwacyjnych. Ważną cechą jest odporność na zużycie eksploatacyjne. W konstrukcji urządzeń tego typu najczęściej stosuje się aluminiową turbinę. Są w niej osadzone ołowiane ciężarki, odpowiedzialne za wyważanie urządzenia. Turbina generuje wibracje cechujące się wysokimi częstotliwościami i małymi amplitudami. Kluczową rolę odgrywają łożyska kulkowe. W wielu modelach są one bezsmarowe, dzięki czemu nie ma potrzeby przeprowadzania dodatkowych czynności konserwacyjnych. Na przykład w pneumatycznych wibratorach turbinowych z serii OT wibracje powstają dzięki turbinie ze zintegrowanymi ciężarami wirującymi, które obracają się na dwóch wielkogabarytowych łożyskach kulkowych. Do ich zasilania niezbędne jest filtrowane sprężone powietrze.
Wibratory pneumatyczne kulowe i tłokowe
Dostępne na rynku wibratory nabyć można również w wersji kulowej. Najczęściej są one wykonane z anodyzowanego korpusu aluminiowego. Wnętrze korpusu jest utwardzone. Istotną rolę odgrywa osadzony w obudowie stalowy pierścień, po którym obraca się stalowa kula. Niektóre modele osiągają częstotliwość 35 000 obr./min. Stanowią one dobre rozwiązanie w razie konieczności przemieszczania materiału pylistego. Wibratory tego typu często instaluje się na zbiornikach. Takie rozwiązanie ma na celu zapobieganie zawisaniu materiałów lub powstawaniu w nim otworów. Tym sposobem poprawia się również przepływ materiału przez rynny zsypowe, a także przez sita i wibrujące stoły. Typowe urządzenie jest w stanie pracować w temperaturze mieszczącej się w zakresie od 0°C do 200°C. Wibratory kulowe również nie wymagają konserwacji. Zwraca się uwagę na ich dużą siłę odśrodkową. Jak już wspomniano wcześniej, wibratory tłokowe generują wibracje liniowe. Powstają one dzięki drganiom tłoka, który porusza się w cylindrze. Czynnikiem roboczym może być sprężone powietrze lub azot. Wibratory tłokowe dostępne są także w wersjach z elastomerową wkładką. Powstaje wtedy efekt tzw. gumowego młotka. W modelach bez wkładki tłok pracuje na poduszce powietrznej, dzięki czemu poziom hałasu jest zdecydowanie niższy. Nabyć można również wersje wibratorów z wkładką metalową. Regulacja częstotliwości odbywa się poprzez zmianę ciśnienia zasilania i regulacji amplitudy, co osiąga się, dławiąc czynnik roboczy na wylocie. W razie potrzeby należy zastosować wibratory wykonane ze stali nierdzewnej.
Wybór
W dużej mierze wybór wibratora tłokowego zależny jest od urządzenia, czy też od maszyny, gdzie będzie on pracował. Wibratory tłokowe dobrze sprawdzają się w napędach podajników i urządzeń rozładunkowych, a także w systemach spulchniania lub zagęszczania materiałów sypkich. Jeżeli w aplikacji istotną rolę odgrywa zmienna masa drgająca, ukierunkowane drgania liniowe, duża częstotliwość uderzeń oraz konieczność niezależnego regulowania amplitudy i częstotliwości, warto zadbać o wibrator pneumatyczny tłokowy. Wibratory wirujące, stanowią dobre rozwiązanie w miejscach, gdzie konieczne jest płynne regulowanie drgań, które mogą osiągnąć amplitudę o dużej wartości. Zwraca się także uwagę na wysoki moment roboczy. Wibratory wirujące dostępne są również w tzw. wersjach przyczepnych. Dobrze sprawdzają się one w procesach związanych z ostukiwaniem form odlewniczych, zagęszczaniem mas formierskich, wyciąganiem ścianek szczelnych oraz opróżnianiem wagonów i dużych zbiorników.
Wibratory elektryczne
Typowy elektrowibrator składa się z wibratora, którego korpus może być połączony z silnikiem elektrycznym w sposób kołnierzowy. Obudowa najczęściej wykonana jest z odlewu aluminiowego. W jej wnętrzu umieszczono łożyskowany wał, do którego zamontowane są masy niewyważone, przystosowane do regulacji siły uderzenia. Wibratory napędzane elektrycznie dostępne są w wielu wersjach. Szybkoobrotowe do pracy przerywanej, z masą stałą, z szybkim złączem, do stref zagrożonych wybuchem, o wysokiej częstotliwości – to najważniejsze rodzaje.
Dobierając wibrator elektryczny do konkretnej aplikacji, istotne jest określenie rodzaju pracy urządzenia. Stąd też modele oznaczone jako S1 przeznaczone są do pracy ciągłej. Mogą być użytkowane bez przerw. Modele S2 pracują w określonym czasie. Praca rozpoczyna się od stanu zimnego transformatora, przy czym przerwy między czasami działania muszą być na tyle długie, aby transformator ochłodził się do temperatury otoczenia. Wersje S3 pracują kolejno w określonych i identycznych cyklach, następujących po sobie. Istotne jest, aby czasy pracy były oddzielone jednakowymi przerwami. W przypadku wibratorów napędzanych elektrycznie zwraca się uwagę na dostępność źródła zasilania (w przeciwieństwie do hydrauliki i pneumatyki). Dostępne na rynku urządzenia tego typu zasilane są w szerokim zakresie napięć od 12 V DC do 690 V AC. W nowoczesnych urządzeniach sterowanie częstotliwością bazuje na falownikach. Na przykład elektrowibratory z serii EWg 42 z oferty firmy Indukta znajdują zastosowanie w urządzeniach wibracyjnych, które służą do zagęszczania mieszanki betonowej oraz do opróżniania silosów. Oprócz tego są one uwzględniane w przenośnikach wibracyjnych. W zależności od wersji urządzenie osiąga siłę wymuszającą o wartości 35 kN lub 45 kN, przy mocy 5,3 kW. Prędkość może wynieść 2945 obr./min. Modele z tej serii przeznaczone są do montażu poziomego. Elektrowibratory w wersji mikro Na rynku dostępne są również wibratory elektryczne o niewielkich rozmiarach. Bardzo często znajdują one zastosowanie w aplikacjach przemysłowych, które cechują się ograniczoną ilością miejsca na zabudowę wibratora. Stąd też urządzenia te są używane w przemyśle chemicznym, farmaceutycznym, a także w spożywczym. Bardzo często znajdują również zastosowanie w zakładach laboratoryjnych i w fabrykach opakowań. Typowe urządzenie przystosowane jest do pracy ciągłej. Jego masa mieści się w zakresie od 1,5 do 2 kg. W niektórych modelach siła odśrodkowa jest regulowana od 0 do 65 kg. Mikroelektrowibratory najczęściej wymagają trójfazowego napięcia zasilania. Na rynku dostępne są również elektryczne wibratory wgłębne. Wiele z nich pracuje w oparciu o bezpieczne napięcie. W głowicy umieszczony jest silnik elektryczny zasilany prądem o niskim napięciu, ale wysokiej częstotliwości. Kluczowe miejsce zajmuje przetwornica, która przetwarza standardowe zasilanie na wymagane dla prawidłowej pracy urządzenia. W razie potrzeby można nabyć wibrator, który przeznaczony jest do miejsc narażonych na działanie substancji agresywnych. Stąd też w niektórych modelach przewiduje się wykonanie ze stali nierdzewnej. Dostępne są również wersje przeznaczone do stref zagrożonych wybuchem.
Sterowniki
W przypadku wibratorów elektrycznych najprostsze układy sterowania pozwalają na włączanie i wyłączanie silnika elektrycznego. Oprócz tego zastosowanie znajduje wyłącznik bezpieczeństwa oraz zabezpieczenie przeciwprzeciążeniowe. Bardziej zaawansowane modele sterowników wibratorów elektrycznych pozwalają na regulowanie częstotliwości. Typowy sterownik tego typu instalowany jest na ścianie. Użytkując urządzenie, w pierwszej kolejności należy włączyć wibrator oraz wybrać kierunek obrotów. Za pomocą potencjometru ustawiana jest częstotliwość drgań wibratora. Na straży jakości zasilania stoi filtr EMC. Na przykład sterowniki z serii SRF przeznaczone są do wibratorów przyczepnych. W urządzeniu przewidziano wyświetlacz, dzięki któremu użytkownik informowany jest między innymi o zaistniałych błędach oraz o częstotliwości pracy. Urządzenie może być również sterowane drogą radiową. Zamek zabezpiecza szafkę podczas pracy urządzenia. Jak zatem sterowane są wibratory pneumatyczne? Najprostsze układy sterowania bazują na zaworach pneumatycznych, układach przygotowania powietrza oraz na zaworach dławiących i reduktorach. Najprostsze sterowniki mogą być instalowane na płycie montażowej. Bardziej zaawansowane modele pozwalają na ustawianie czasów zarówno przerwy, jak i pracy.
Co na rynku?
W silnikach wibracyjnych firmy FRIEDRICH trwałość urządzenia zapewniona jest dzięki specjalnym łożyskom, które cechują się zwiększonym udźwigiem. Istotną rolę odgrywa fabrycznie przewidziany smar, dzięki czemu wyklucza się wiele błędów mogących powstać podczas smarowania uzupełniającego. Może dojść bowiem do smarowania brudną smarownicą ciśnieniową, użycia zbyt małej lub zbyt dużej ilości smaru, czy też do zastosowania środka smarnego o niewłaściwych parametrach. Typowe urządzenie tego producenta zasilane jest napięciem o wartości mieszczącej się w pomiędzy 115 V a 690 V, przy częstotliwości 50 Hz i 60 Hz. Liczba biegunów zależna jest od wersji urządzenia, stąd też nabywać można modele 2-, 4-, 6-, 8- i 10-biegunowe. Klasa cieplna wibratorów firmy FRIEDRICH to F (155°C), zgodnie z normą DIN EN 60034-1. Wibratory tego typu mogą być instalowane w dowolnej pozycji. Elektryczne silniki wibracyjne AFP to urządzenia o wysokiej częstotliwości. Stopień ochrony wynosi IP 65/7 przy poziomie hałasu około 70 dB. Podkreśla się, że urządzenia tego typu przeznaczone są do szalunków, form lub stołów wibracyjnych, używanych do wykonywania wyrobów betonowych, tworzonych przy 6000 lub 9000 obr./min. Montaż bazuje na czterech śrubach. Jakie są zatem osiągi wibratorów AFP? Przy zasilaniu prądem o napięciu 42 V i częstotliwości 200 Hz wersje 4-biegunowe osiągają 6000 obr./min. W przypadku wersji 2-biegunowych, zasilanych napięciem 42 V i częstotliwości 150 Hz, urządzenie jest w stanie uzyskać 9000 obr./min. Wibratory oznaczone jako BM-A to modele pneumatyczne, które mogą pracować w strefach zagrożonych wybuchem. Stąd też zostały one zaprojektowane zgodnie z normą ATEX 94/9/CE. Certyfikat obejmuje kategorie 3G EEx Xa ii t3 oraz II 3D IP65 T120°C. Modele od GT-4 do GT-48 S to wibratory turbinowe. Zwraca się uwagę na ich wysoką efektywność przy silnych wibracjach. Częstotliwość obrotowa wynosi 6300–46 000 min-¹, przy sile wymuszającej mieszczącej się w zakresie pomiędzy 135 a 12 000 N. Maksymalna temperatura pracy to 150°C. Liniowe wibratory tłokowe serii K najczęściej znajdują zastosowanie przy przenoszeniu, kompaktowaniu i wybieraniu masowych substancji stałych. Stąd też bardzo często są one elementem aplikacji odpowiedzialnych za opróżnianie zbiorników. Drganie sinusoidalne jest generowane przez samoodwracający się tłok, który swobodnie unosi się na poduszce powietrznej. Modele EP to wibratory doczepne pneumatyczne. Są one przeznaczone do wibrowania i zagęszczania mieszanek betonowych w budownictwie oraz w wytwórniach elementów betonowych. Wibratory EB uwzględnia się także w przemyśle przy transportowaniu materiału z pochylni wsypów. Oprócz tego znajdują one zastosowanie w procesach związanych z zabezpieczaniem butelek przed klinowaniem się na taśmociągach.
Liniowe wibratory tłokowe serii F nadają się szczególnie do przenoszenia, kompaktowania i wybierania masowych substancji stałych ze względu na doskonale liniowe wibracje. Uzyskują optymalne wyniki przy opróżnianiu zbiorników lub jako napędy do przenośników wibracyjnych lub podajników. Liniowe wibratory tłokowe serii F wytwarzają ruchy wibracyjne o wysokiej amplitudzie drgań. Mocując wibrator na obudowie lub na tłoku albo dodając drgające obciążniki na tłoku, możliwe są liczne warianty dotyczące amplitudy i częstotliwości. Częstotliwość regulowana jest przez ciśnienie robocze. Tłoczysko może bezpośrednio napędzać podajnik lub można tłoczyskiem, np. poprzez gumę, uderzać w rurę. Warunkiem do prawidłowej pracy jest czyste powietrze otoczenia (podobnie jak w serii K).
Silniki wibracyjne VIBRA serii VFP/VFC o zmiennej częstotliwości są zalecane do szalunków, form lub stołów wibracyjnych przy produkcji wyrobów betonowych, przy wysokiej częstotliwości wibracji, optymalizowanej dzięki precyzyjnej regulacji prędkości. Pozwala to na uzyskanie optymalnej wydajności urządzenia oraz znaczne obniżenie hałasu w stosunku do tradycyjnych systemów. Silniki wibracyjne serii VFP/VFC mogą być wyposażone w zespoły samodzielnego przesuwu, przy zmiennej wibracji przy napełnianiu formy i wykończaniu wyrobu.
Wibrator rolkowy typu VR jest wyposażony w stalową rolkę, która wiruje po oszlifowanych bieżniach, powodując powstawanie wysokich sił odśrodkowych i wibracji o dużych amplitudach. Zarówno sama stalowa rolka, jak też wykonane metodą kucia matrycowego i oszlifowane bieżnie zostały utwardzone do 62 HRC, co pozwoliło uzyskać umiarkowany stopień zużywania się ich powierzchni, a tym samym zapewnić długi okres eksploatacji wibratora.
Zanieczyszczone środowisko pracy lub lekko zanieczyszczone sprężone powietrze nie ma wpływu na prawidłowość działania urządzenia. Wibrator VR jest urządzeniem samooczyszczającym się, niewymagającym obsługi konserwacyjnej i pracuje w pozycji pionowej przy zasilaniu sprężonym powietrzem z niewielką zawartością oleju.
Autor: Damian Żabicki
