Univerza v Ljubljani Fakulteta za strojništvo LUBRICANTS LOTRIC Parker @ IMORGREN SICK Sensor Intelligence. omRon www.miel.si Elmenli in sistemi za induslrijsiio avtomatizacijo /ÜlasCöpco REVIJA ZA FLUIDNO TEHNIKO, AVTOMATIZACIJO IN MEHATRONIKO ISSN 1318 - 7279 I OKTOBER, 15 / 2009 / 5 Intervju Predstavitev Magnetno pulzno varjenje Merilnik pretoka zraka Me{anje v nevtralizacijskem reaktorju Napovedovanje ~asa dobave naro~ila Super glikol Preobrazba proizvodnega procesa o o o o o o o o POCLAIN HYDRAULICS GROUP RAZVOJ, PROIZVODNJA IN TRŽENJE SESTAVIN, SISTEMOV IN STORFTEV S PODROČJA FLUIDNE TEHNIKE t^ '"<1 m "ti Im/iräeööxZlz« A > tHEUl'C ■IM iijj .mijiii a HIDRAVLIČNE SESTAVINE HIDRAVLIČNI SISTEMI STORITVE 7< M Impresum 391 Beseda uredništva 391 ■ DOGODKI - POROČILA 398 - VESTI ■ NOVICE - ZANIMIVOSTI 406 ■ ALI STE VEDELI 458 Seznam oglaševalcev 476 Znanstvene in strokovne prireditve 397 Naslovna stran: DAX, d. o. o. PARKER HANNIFIN Uradni distributer Epson Corporation Factory Automation Podružnica v Vreskovo 68 Novem mestu 1420 Trbovlje Velika Bučna vas 7 Tel.: 03 5630 500 8000 Novo mesto Fax.;03 5630 501 Tel.: + (0)7 337 66 50 http://www.dax.si Fax: + (0)7 337 66 51 OPL Avtomatizacija, d. o. o. IMI INTERNATIONAL, BOSCH Automation d. o. o. Koncesionar za Slovenijo (P.E.) NORGREN HERION IOC Trzin, Dobrave 2 Alpska cesta 37B SI-1236 Trzin 4248 Lesce Tel.: + (0)1 560 22 40 Tel.: + (0)4 531 75 50 Fax: + (0)1 562 12 50 Fax: + (0)4 531 75 55 FESTO, d. o. o. SICK, d. o. o. IOC Trzin, Blatnica 8 Cesta dveh cesarjev 403 SI-1236 Trzin 0000 Maribor Tel.: + (0)1 530 21 10 Tel.: + (0)1 47 69 990 Fax: + (0)1 530 21 25 Fax: + (0)1 47 6 9 946 e-mail: office@sick.si OLMA, d. d., Ljubljana http;//www.sick.si Poljska pot 2, 1000 Ljubljana Tel.: + (0)1 58 73 600 MIEL Elektronika, d. o. o. Fax: + (0)1 54 63 200 Efenkova cesta 61, 3320 e-mail: komerciala@olma.si Velenje Tel: +386 3 898 57 50 LOTRIČ, d. o. o. Fax: +386 3 898 57 60 Selca 163, 4227 Selca www.miel.si Tel: + (0)4 517 07 00 www.omron-automation.com Fax: + (0)4 517 07 07 internet: www.lotric.si ATLAS COPCO, d. o. o. Dunajska 159 HYDAC, d. o. o. SI-1000 Ljubljana Zagrebška c. 20 Tel.: +386 1 2342 713 2000 Maribor Fax: +386 1 2342 722 Tel.: + (0)2 460 15 20 internet: www.atlascopco. Fax: + (0)2 460 15 22 com rudno tehnikdi avtommizaojo h nehaironk) OPL » Predstavitev » Magnetno pulzno varjenje • Merilnik pretoka zraka • Mešanje v nevtralizacijskem reaktorju » Napovedovanje ~asa dobave naro~ila • Super glikol » Preobrazba proizvodnega procesa ■ JUBILEJ - INTERVJU Prof. Wolfgang Backe - 80 let ■ PREDSTAVITEV Laboratorij za mehatroniko Višje strokovne šole Tehniškega šolskega centra Kranj ■ VARJENJE Janez TUŠEK: Magnetno pulzno varjenje - uporaben postopek za spajanje elementov v mehatroniki ali le za teoretične in laboratorijske razikave? ■ MERJENJE PRETOKA ZRAKA Patricija KOŠUTA ROBBA, Jože KUTIN, Ivan BAJSIČ: Krožni cevni lok kot merilnik pretoka zraka ■ OKOLJSKO INŽENIRSTVO - MEŠANJE Andrej BOMBAČ, Jože LENARČIČ: Presoja izvedbe mešanja v nevtralizacijskem reaktorju z vodilno cevjo ■ MANAGEMENT PROIZVODNJE Tomaž BERLEC, Edvard GOVEKAR, Primož POTOČNIK, Marko STARBEK: Napovedovanje časa dobave naročila ■ HIDRAVLIČNE TEKOČINE Ronald KNECHT: HFC-E: Super glikol - 1. del ■ IZ PRAKSE ZA PRAKSO Peter METLIKOVIČ, Tatjana IVANOVIČ: Primer vitke preobrazbe proizvodnega procesa ■ AKTUALNO IZ INDUSTRIJE Brezkontaktni merilnik pomika za vgradnjo v hidravlične in pnevmatične cilindre (ADEPT PLUS) Nova izvedba digitalnega zasučnega krmilnega ventila (DUPONT) Popravilo poškodovanih navojev (NRG) ■ NOVOSTI NA TRGU Kompresorji z »nično skupno porabo energije« (ATLAS COPCO) Visokotlačne hidravlične cevi Shieldmaster/6000 za nizkotemperaturna abrazivna okolja (HIDEX) Obsežen HYDAC-ov program hidravličnih črpalk (HYDAC) Enkoderji na potezno vrvico EcoLine so nekaj posebnega (SICK) Miniaturni senzorji (VIAL) ■ PODJETJA PREDSTAVLJAJO Nova kinematika robotov EPSON (DAX) Problematika izdelave hidravlike, vgrajene v plovila (HYPEX) ■ LITERATURA - STANDARDI - PRIPOROČILA Nove knjige 392 414 418 424 432 440 450 454 462 464 465 466 466 467 468 468 470 472 476 Tres chic: Designerski agregat. Je Lahko hidravlični agregat spLoh Lep? Mi mislimo, da celo mora biti. Zato smo naš novi kompaktni agregat KA oblikovali tako, da ugaja ocšem. Ampak to še ni vse. K popolnem agregatu spadajo tudi številne možnosti uporabe. V aplikacijah kot so obdelovalni stroji, dvižne platforme in hidravlična orodja razvije KA svojo polno moč in 700 bar delovnega tlaka. Mobilna ali stacionarna enota je lahko vgrajena stoje ali leže, ž eno ali tri faznim napajanjem -odločitev je vaša! Usklajeni motorji, ventili in dodatna oprema iž obsežnega modularnega sistema omogočajo, da agregat KA ižpolni vsa vaša pričakovanja. Za več informacij HAWE Hidravlika d.o.o., tel. 03 7134 880. Solutions for a World under Pressure HYDRAULIK © Ventil 15(2009)5. Tiskano v Sloveniji. Vse pravice pridržane. © Ventil 15(2009)5. Printed in Slovenia. All rights reserved. Impresum Internet: http://www.fs.uni-lj.si/ventil/ e-mail: ventil@fs.uni-lj.si ISSN 1318-7279 UDK 62-82 + 62-85 + 62-31/-33 + 681.523 (497.12) VENTIL - revija za fluidno tehniko, avtomatizacijo in mehatroniko -Journal for Fluid Power, Automation and Mechatronics Letnik Letnica Številka 15 2009 5 Volume Year Number Revija je skupno glasilo Slovenskega društva za fluidno tehniko in Fluidne tehnike pri Združenju kovinske industrije Gospodarske zbornice Slovenije. Izhaja šestkrat letno. Ustanovitelja: SDFTinGZS-ZKI-FT Izdajatelj: Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo Glavni in odgovorni urednik: prof. dr. Janez TUŠEK Pomočnik urednika: mag. Anton STUŠEK Tehnični urednik: Roman PUTRIH Znanstveno-strokovni svet: izr. prof. dr. Maja ATANASIJEVIČ-KUNC, FE Ljubljana izr. prof. dr. Ivan BAJSIČ, fS Ljubljana doc. dr. Andrej BOMBAČ, FS Ljubljana izr. prof. dr. Peter BUTALA, FS Ljubljana prof. dr. Alexander CZINKI, Fachhochschule Aschaffenburg, ZR Nemčija doc. dr. Edvard DETIČEK, FS Maribor izr. prof. dr. Janez DIACI, FS Ljubljana prof. dr. Jože DUHOVNIK^ FS Ljubljana doc. dr. Niko HERAKOVIČ, FS Ljubljana mag. Franc JEROMEN, GZS - ZKI-FT izr. prof. dr. Roman KAMNIK, FE Ljubljana prof. dr. Peter KOPACEK, TU Dunaj, Avstrija mag. Milan KOPAČ, KLADIVAR Žiri doc. dr. Darko LOVREC, FS Maribor izr. prof. dr. Santiago T.^PUENTE MENDEZ, University of Alicante, Španija prof. dr. Hubertus MURRENHOFF, RWTH Aachen, ZR Nemčija prof. dr. Takayoshi MUTO, Gifu University, Japonska prof. dr. Gojko NIKOLIČ, Univerza v Zagrebu, Hrvaška izr. prof. dr. Dragica NOE, FS Ljubljana doc. dr. Jože PEZDIRNIK, FS Ljubljana Martin PIVK, univ. dipl. inž., Šola za strojništvo, Škofja Loka izr. prof. dr. Alojz SLUGA, FS Ljubljana prof. dr. Brane ŠIROK, FS Ljubljana prof. dr. Janez TUŠEK, FS Ljubljana prof. dr. Hironao YAMADA, Gifu University, Japonska Oblikovanje naslovnice: Miloš NAROBE Oblikovanje oglasov: Barbara KODRUN Lektoriranje: Marjeta HUMAR, prof.; Raul McGUINESS Računalniška obdelava in grafična priprava za tisk: LITTERA PICTA, d. o. o., Ljubljana Tisk: LITTERA PICTA, d. o. o., Ljubljana Marketing in distribucija: Roman PUTRIH Naslov izdajatelja in uredništva: UL, Fakulteta za strojništvo - Uredništvo revije VENTIL Aškerčeva 6, POB 394, 1000 Ljubljana Telefon: + (0) 1 4771-704, faks: + (0) 1 2518-567 in + (0) 1 4771-772 Naklada: 2 000 izvodov Cena: 4,00 EUR - letna naročnina 24,00 EUR Revijo sofinancira Javna agencija za knjigo Republike Slovenije (JAKRS) Revija Ventil je indeksirana v podatkovni bazi INSPEC. Na podlagi 25. člena Zakona o davku na dodano vrednost spada revija med izdelke, za katere se plačuje 8,5-odstotni davek na dodano vrednost. Raziskave, razvoj, inovacije, znanstveno delo Raziskave, razvoj, inovacije, znanstveno delo, prenos znanja iz akademske sfere v industrijo so besede, ki jih posebno pogosto slišimo v kriznih časih, v recesiji in gospodarski krizi. Zelo radi jih izrekajo politiki, menedžerji in tudi znanstveniki pri nas in drugje po svetu. Celo papež Benedikt XVI. je v letošnji okrožnici z naslovom »Ljubezen v resnici« namenil precej prostora tehnološkemu razvoju in njegovemu pomenu za človeštvo. Vsi imenovani so enotni, da so raziskave in razvoj potrebni in da le novi produkti ustvarjajo nova delovna mesta in višjo dodano vrednost. Vsi se zavedajo, da le tista podjetja in države, ki imajo svoje lastne produkte, ki jih lahko prodajajo na svetovnem trgu, mnogo lažje prebrodijo gospodarsko krizo kot pa podjetja, ki so le podizvajalci določenih komponent za večje korporacije. Kako doseči stalen razvoj z novimi kakovostnejšimi in za trg zanimivimi izdelki, je najtežje vprašanje, na katero prav gotovo ne more dati preprostega in za vse industrijske panoge ter za vse čase zveličavnega odgovora ne znanstvenik, ne raziskovalec v industriji in še manj politik. Predvsem politiki so v teh kriznih časih polni obljub, načrtov in optimizma. Predsednik slovenske vlade obljublja 1000 novih delovnih mest v Prekmurju. Ne pove pa, v kateri branži, kaj bodo produkti, predvsem pa, kdo jih bo ustvaril. Ta vlada tudi obljublja, da bo povečala tisti del državnega proračuna, ki je namenjen razvoju in raziskavam. Nemška vlada obljublja, da bo pomagala pri razvoju in raziskavah, da bodo do leta 2020 izdelali milijon avtomobilov na električni pogon in da do leta 2050 v tej državi sploh ne bo več avtomobilov na fosilna goriva. Tudi drugi svetovni politiki v teh časih obljubljajo predvsem sredstva za nove raziskave in razvoj, ki bodo ustvarila nova delovna mesta. Kakšna pa je realnost? Kaj se dogaja v Sloveniji in kaj lahko pričakujemo v prihodnje? V zadnjih letih so se sredstva iz državnega in evropskega proračuna za raziskave in razvoj v Sloveniji močno povečala. To je dobro. Ta sredstva dobi več ministrstev, oni pa jih nato razdelijo med različne agencije in sklade, ki jih preko razpisov podeljujejo podjetjem. Po ocenah številnih so prav TIA (Tehnološka agencija Slovenije), Japti (Javna agencija za podjetništvo in tuje investicije) in Podjetniški sklad tiste organizacije, ki se zelo trudijo, da bi prav malim in srednjim inovativnim in razvojno usmerjenim podjetjem namenile več sredstev za raziskave in razvoj. Tudi to je pozitivno. Velika težava pri izvajanju teh projektov je ogromna administracija, ki jo mala in mikro podjetja le stežka obvladajo. Še večji problem pa je, da se pravila poročanja o raziskovalnem delu na projektih stalno spreminjajo. To močno otežuje delo in bega podjetja. Pogosto je to tudi razlog, da se številne organizacije, predvsem mala podjetja, ne prijavljajo na razpise. Agenciji in sklad zahtevajo za podeljeni denar zelo natančna in izčrpna poročila. Oni sami na terenu izvajajo kontrolo o porabljenih sredstvih in o opravljenem delu. Tudi to je dobro, ker je le zelo stroga kontrola porabe teh sredstev in nadzor nad raziskovalnim delom in dobljenimi rezultati garancija, da bo denar koristno in namensko uporabljen. Po drugi strani pa zelo težko rečemo, da to isto velja za sredstva, ki ji raziskavam in razvoju nameni ARRS (Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije) pri Ministrstvu za visoko šolstvo, znanost in tehnologijo. Ta ustanova podeljuje denarna sredstva predvsem javnim ustanovam za programske skupine in za posamezne projekte. Lahko celo zapišemo, da ta sredstva niso najkoristneje porabljena. Nadzor nad porabljenimi sredstvi in dobljenimi rezultati je tu mnogo milejši kot pa pri zgoraj imenovanih agencijah in skladu. Kaj se na tem področju da izboljšati? V prvi vrsti bi morala biti pravila poročanja pri vseh ministrstvih, agencijah in skladih, ki podeljujejo denarna sredstva za raziskave in razvoj, enotna. Tudi vrsta upravičenih stroškov, ki jih podjetje lahko prikaže kot strošek projekta, bi morala biti enotna in znana ter pojasnjena že v razpisni dokumentaciji. Predvsem pa bi moral biti nadzor nad opravljenim delom zelo strog, dosleden, reden in v določenih primerih tudi toleranten. Janez Tušek Prof. Wolfgang Backe - 80 let em. Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult. Wolfgang Backe Na Inštitutu za fluidnotehnična krmilja in pogone - IFAS na RWTH Aachen, je bila 31. julija slovesnost ob 80-letnici rojstva prof. Wolganga Backeja. Slovesnost, ki se je je udeležilo okrog 160 gostov iz Nemčije in drugih delov sveta, se je začela dopoldne s strokovnim kolokvijem v čast prof. Backeju in se nato nadaljevala s slovesnim kosilom v gradu Kasteel Valsbroek na Nizozemskem. Prof. Backe in njegova žena, gospa Seitz-Backe, sta v zahvalo in v spomin na ta dogodek podarila prof. Murrenhoffu, direktorju inštituta IFAS, portreta obeh dosedanjih direktorjev, prof. Backeja in prof. Murren-hoffa. Slovesnost se je končala s tradicionalnim dnevom odprtih vrat in s pogostitvijo v raziskovalnih prostorih inštituta IFAS v poznih popoldanskih urah. Na slavnostnem kolokviju, ki ga je moderiral sedanji direktor inštituta IFAS in dekan Fakultete za strojništvo na RWTH Aachen prof. Hubertus Murrenhoff, je nastopilo pet govornikov, od teh so imeli štirje pregledna predavanja, kjer so podali pregled stanja v razvoju posameznih področij fluidne tehnike. Josef Sauer iz podjetja Festo AG & Co KG je predstavil tematiko z naslovom Innovationen in der Pneumatik und ihren Anwendungsfeldern. Poudaril je, da je pnevmatika v zadnjem času dosegla 50-odstotni tržni delež v primerjavi s hidravliko, govoril pa je tudi o nujnosti nenehnega prilagajanja področja novim razmeram, o neke vrste evoluciji, in pripomnil, da je k takšnemu razmišljanju s svojim delovanjem veliko pripomogel tudi prof. Backe. Dr. Guy Wennmacher iz podjetja Liebherr-Aerospace Lindberg GmbH je v svojem predavanju z naslovom Hydraulik im Luftfahrzeug - quo vadis? predstavil zgodovino in vlogo hidravličnih krmilnih sistemov v modernem letalu ter podal trende nadaljnjega razvoja. Prof. Alfred Fe-user iz podjetja Bosch Rexroth AG je v predavanju z naslovom Moderne elektrohydraulische Antriebstechnik fuer stationaere Arbeitsmaschinen - praezise und energieeffizient poudaril pomembno vlogo prof. Backeja pri razvoju in popularizaciji hidravlike. Podal je pregled stanja tehnike in posebej poudaril potrebo po še intenzivnejšem sodelovanju univerz in industrije preko raziskovalnih in industrijskih projektov, s čimer je mogoče doseči hitrejši preboj na trgu. Predstavil je tudi nekaj rezultatov takšnih raziskav. Strokovni del slavnostnega kolokvija je zaključil dr. Bernward Welshof iz podjetja Linde Material Handling GmbH. Kot nekdanji doktorand prof. Backeja je v svojem predavanju s pomenljivim naslovom Gibt es die reine Lehre in der Mobilhydraulik, Herr prof. Backe? - die Fahrzeugwelt tickt einfach anders... najprej opisal življenje na inštitutu IHP pod vodstvom prof. Backeja z raziskovalnega, predvsem pa s človeškega vidika. V drugem delu svojega predavanja pa je predstavil pomembnost mobilne hidravlike in njen delež na trgu. Kot so poudarjali vsi slavnostni govorniki, predvsem pa prvi govornik dr. Wolfgang Hahman, predsedujoči nemškega združenja fluidne tehnike in eden prvih sodelavcev prof. Backeja ob ustanovitvi inštituta pred 41 leti, je bil prof. Backe vedno velik učitelj z izrednim smislom in čutom za medčloveške odnose, za raziskovalce in njihove družine. Doktoran-dom, ki so pod njegovim vodstvom opravljali doktorski študij, ni bil samo »Doktorvater« (mentor pri doktoratu), ampak v prenesenem smislu tudi pravi »oče«. Iz lastnih izkušenj, kot eden izmed njegovih »doktorskih sinov«, takšnim trditvam z veseljem in z vsem srcem pritrjujem. Z izrednim čutom in ljubeznijo do hidravlike in pnevmatike je prof. Backe v svoji dolgoletni karieri navezal tesne stike z industrijo, ker je čutil posebno odgovornost, da je treba raziskovalno in industrijsko sfero tesneje povezati in poskrbeti za aktiven prenos znanja v obe smeri. V 26 letih aktivnega delovanja kot direktor inštituta in profesor na RWTH Aachen je »proizvedel« 122 doktorjev znanosti s področja hidravlike in pnevmatike (tudi jaz sem imel to čast, da sem doktoriral s področja hidravlike pod njegovim vodstvom), ki so dandanes na vodilnih mestih v industriji po vsem svetu, delujejo kot profesorji na univerzah, nekateri pa so pristali tudi v politiki. Univ.Prof. Dr.-Ing. Hubertus Murrenhoff, direktor instituta IFAS iz Aachna Z desne proti levi: prof. Backe, gospa Seitz-Backe in prof. Murrenhoff Prof. Backe je v svoji dolgoletni aktivni karieri kot profesor in direktor Inštituta za hidravliko in pnevmatiko s svojimi dejanji tako izjemno zaznamoval nemško in globalno hidravliko ter pnevmatiko kot le redko-kdo pred njim. Diplomiral je leta 1955 na Fakulteti za strojništvo na RWTH Aachen. Svojo kariero je nadaljeval kot raziskovalni asistent na Inštitutu za izdelovalne stroje (WZL), kjer je bil kolega z akademikom prof. Janezom Peklenikom. Leta 1959 je doktoriral in leta 1962 izdelal habilitacijsko nalogo o dinamični stabilnosti hidravličnih krmilij z upoštevanjem tokovnih sil v ventilih in se s tem kvalificiral za univerzitetnega predavatelja. Po nekaj letih delovanja v industriji in na drugih delovnih mestih je bil 1. januarja leta 1968 poklican nazaj na RWTH Aachen kot profesor, kjer je prevzel področje hidravlike in pnevmatike in istega leta ustanovil Inštitut za hidravliko in pnevmatiko (IHP) v okviru RWTH Aachen, ki ga je direktor vodil nadaljnjih 26 let do upokojitve v letu 1994, ko je postal emeritus profesor. Kot direktor je prof. Backe povzdignil svojinštitut v največji in vodilni inštitut za hidravliko in pnevmatiko v svetu. Za svoje delo je prejel številne domače in tuje nagrade in priznanja, med njimi tudi medaljo za zasluge organizacije ASME, zaslužni križ na traku reda za zasluge Zvezne republike Nemčije kakor tudi zvezni križ za zasluge 1. reda itd. Je nosilec častnih doktoratov, ki jih je za svoje zasluge pridobil na Univerzi v Tampereju na Finskem, na Univerzi v Linköpingu na Švedskem ter na Univerzi v Bathu v Združenem kraljestvu. Bil je tudi častni profesor na več univerzah na Kitajskem in Tajvanu. S svojim posebnim posluhom za industrijo in za prenos znanja v obe smeri je ustvaril posebno močno par-tnetrstvo »univerza-industrija«, ki drži še danes. Teorijo in prakso je znal povezovati na posebno uspešen način, začenši z matematičnim popisom in modeliranjem problema, preko izdelave prototipa in eksperimentalne verifikacije teoretičnih izhodišč do praktične aplikacije v industriji. Posebej se je odlikoval z navezavo mednarodnih sodelovanj z industrijo in razsikovalnimi inštitu-cijami po vsem svetu in tako pritegnil v vrste svojega inštituta raziskovalce z vsega sveta. V tem smislu je začel v letu 1974 z organizacijo bie-nalnih konferenc AFK (danes IFK), ki so prerasle v eno največjih znanstve-no-strokovnih konferenc s področja fluidne tehnike v svetu. Začel je z izdajanjem znanstvene revije O + P, ki je postala vir informacij in raziskovalnih idej ter usmeritev za raziskovalce in industrijsko okolje s področja fluidne tehnike po vsem svetu. Leta 1994 je začel z organizacijo kvartalnih diskusij z eksperti iz industrije, kar je tudi objavljal v reviji O + P. Je tudi nosilec nekaj patentov v ZDA in v Evropi. Kot njegov učenec in doktorand prenašam njegovo znanje študentom na Fakulteti za strojništvo Univerze v Ljubljani tudi sam. Ne samo za znanje, ampak tudi za »vzgojo« in vse nasvete, ki jih dobivam od prof. Backeja še dandanes ob vsaki priložnosti, ko se srečava, sem mu iz vsega srca hvaležen. V svojem imenu in v imenu revije Ventil, ki sem jo po vzoru njegove revije O + P vodil 10 let, želim prof. Backeju vse najboljše ob njegovem jubileju, veliko sreče z njegovo ženo gospo Seitz-Backe in da bi še veliko let soustvarjal področje fluidne tehnike v svetu. Niko Herakovič Udeleženci slavnostnega kolokvija Fluid Power Over Four Decades A short interview with Professor Emeritus Wolfgang Backe, Dr.-Ing. Dr. h.c. mult., former Head of IFAS of RWTH Aachen University, on the occasion of his 80th birthday celebration in Aachen on 31 July 2009 em. Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult. Wolfgang Backe Ventil: Prof. Backe, it is a great honor for our fluid power engineering journal Ventil to have an interview with you as one of the most prominent professors and experts in the field of Fluid Power worldwide. In July this year you celebrated you 80'h birthday anniversary. On behalf of the journal Ventil I would like to congratulate you on this special occassion. On 31 July 2009 there was a great event in Aachen, a special Colloquium to honor your birthday. It was an extraordinary honor for me to have been a part of this event, to which about 160 guests from Germany and abroad were invited and to celebrate it with you and your respected wife Ms. Seitz-Backe. What were your feelings on this day and what are your feelings now? Prof. Backe: First of all, thank you for your good wishes. My answer to your question is that I felt great and I am very proud that I could run the institute for 26 years and reached some good results so the institute has got a better reputation in Germany and also globally. Ventil: You have been professor emeritus for fifteen years and are still active at the Institute IFAS where you were a director for 26 years. How do you see the development of the Institute nowadays? Prof. Backe: I am happy that the Institute IFAS is running so well under the guidance of my successor professor Murrenhoff. But we have to realize that research in the field of fluid power has become more difficult today. The real important discoveries, as for example the proportional technique, the cartridge technique, the displacement control technique and the secondary control was introduced and much research has already been done in this field. So, today the research is much more directed to a deeper knowledge of materials, hydrodynamics, production possibilities and to a condition monitoring. Ventil: Let's go back to the beginning of your career in fluid power, Prof. Backe. You earned your BSc in Mechanical Engineering at RWTH Aachen in 1955 and your PhD at the Institute of Machine Tools at RWTH Aachen in 1959. What were the reasons for continuing your professional career in the field of Fluid Power? Prof. Backe: From the beginning of my studies I was interested in fluid power. At that time machine tools were the main application of fluid power. We had one ingenious lecturer who could explain fluid power very well. So the signal circuit at that time was electric but sometimes also hydraulic or pneumatic. It was fascinating how the automatic pro- cedures went on, only controlled by the electric or fluid power switches. Ventil: After spending some years at another university and in the industry, you rejoined RWTH Aachen in 1968 and established the Institute for Hydraulics and Pneumatics (IHP), today known as the Institute for Fluid Power Drives and Controls (IFAS). What were the reasons for such a step? Prof. Backe: I think that in the field of fluid power a few years of industrial experience are necessary because fluid power is quite related to an application. But I thought that in this field a lot of systematic work The first building of the Institute for Hydraulics and Pneumatics (1968 - 1972) was necessary. The knowledge of the fundamentals has to be taught to students who want to work in this field successfully. Ventil: Can you describe the beginnings of the institute IHP and the main research interests in a bit more detail. How big was the Institute in the beginning? Prof. Backe: The beginning of the IHP was not easy. We were only a few people and we had nearly no measuring devices, so our only chance was to write intelligent applications to research funding organizations and in this way increase our man power, measuring devices and testing stands. We made systematic tests of all the available control devices and displacement units. At last we covered the whole field of fluid power. Because of our reasonable reports we earned good reputation and joined research projects carried out by a group of institutes, so we worked for instance in the field of production technology, in the field of medical technique, in the field of power transmission and in the field of robotics. Ventil: Prof. Backe, after the establishment of the new Institute in 1968 you spent the next 26 years as Professor and Director of Fluid Power Transmission and Control at the Faculty of Mechanical Engineering. During these years your Institute became one of the world's largest and renowned research institutes in the field of Fluid Power. How did you succeed in this and what where the main driving forces for such a success? Prof. Backe: There really were good opportunities at that time. We were the only institute that was fully working on fluid power. Other universities employed experts from the industry to teach the students, but that could only give an explanation of a single application of fluid power and not the whole field. Our system of handling the whole field from the fundamentals to the different applications systematically seems to be the right way. So other universities as Dresden, Braunschweig, Hamburg, Karlsruhe followed our system and founded special institutes for fluid power. The same is true for other countries like England, Sweden, Finland, Slovenia and Japan, to only name a few. Ventil: Well, this is probably only one of the reasons why you are called The Pope of the Fluid Power among the "Fluid Power people" all around the world. For your leadership and distinguished contributions to fluid power and motion control, including the establishment of one of the world's largest and renowned research institutes in the field of fluid power, you were honored during your professional career with numerous national and international recognitions, rewards and medals like ASME medal, "Verdinstkreuz des Verdinstordens« of the Federal Republic of Germany etc. You also hold honorary doctorates from the University of Tampere, Finland, the University of Linköping, Sweden and the University of Bath, UK. You were also the honorary professor at the Technical University of Taiyuan (1981) and the Technical University of Hangzhou (1989) in China. What is the secret to your success? Prof. Backe: I have no special secrets, but I had fun working intensively on fluid power problems. Another point may be that I am very interested in special research objects, so I was a serious discussion partner to my students. We have contacts with nearly all groups working on fluid power in Germany as well as around the world. I am always happy to meet colleagues on conferences and discuss present and future developments in fluid power. Ventil: Your main activities as full and emeritus professor have also included the promotion of 122 doctorate students, to who you were "Doktorvater". Many of them, including myself, came from abroad to study with you. 122 is an incredible number and achievement! Prof. Backe: It is my experience that there are excellent students in any country in the world if your institute is well known as a forge of systems and new ideas. I am proud that many of my former doctorate students hold important positions in the industry or at universities. Ventil: As your "Doktorsohn" I can confirm your special feeling for people, for their research work and especially for the novelties in the specific research field. You have The handing of the Bundesverdienstkreuzes of the Federal Republic of Germany by President Herzog IFAS today - Main building always found the right research idea at the right time. Can you give some advice in this direction to those of us, who continue your work as university professors in the field of Fluid Power? Prof. Backe: I have always said that is very necessary that a university professor has good contacts in the industry - this means to the applications - so he can hear and see what the real problems in practice are. I recommend that capable younger scientists should start their way as university professors to transmit and increase the knowledge of fluid power. Ventil: Your research work in Fluid Power was very rich and innovative the entire time during your professional career. Besides the theoretical approach you always wanted to end the research with a prototype and with experimental verification. Are there any special milestones, research fields or research achievements, which seem to you as the most important in your career? Prof. Backe: The theoretical approach of the system cannot take into account all the peripherical influences. Therefore in our field, near to applications, it is necessary to prove the applicability of a development by experiments and to correct the theoretical model after the test results. Such corrections by unexpected influences often happen during our tests. That is true, for instance, for different kinds of valves or displacement units. Ventil: One of your important personal characteristics has always been a special feeling for the industry. You have succeeded in developing and kept it active, this, so important university-industry cooperation, not only in Germany but also with companies from abroad. How did you do it and what are the secrets to such a success? Prof. Backe: It takes a lot of time for an institute to get a good reputation in the industry. If the institute gets a request from a company, the company must rely on the delivery of the report on time and get an accurate analysis of the results. That means that the members of the institute have to work more or less under industrial conditions. Ventil: For ma-ny years you have been the pu-blisher of the globally known journal O+P, which has been a very important source of information and research ideas for researchers and industrial environment all over the world. Also our journal Ventil has followed it as a model. You have also started to organize a scientific conference AFK, now IFK and initialized and moderated numerous so called "O+P Gespraeche" - O+P discussions. All these activities prove that you have a special feeling for research and especially for the responsibility to transfer this knowledge to the industry and vice versa. Prof. Backe: I think that it is an important task of university institutes to spread the knowledge of their field and to stimulate innovations. For this purpose we used all the possibilities you mentioned: a journal with applicable and innovative articles, conferences and discussions. Ventil: How do you see nowadays the position and the development of fluid power in Germany and also globally? Prof. Backe: We have to realize that fluid power has got a strong competitor in electricity. The introduction of microelectronics in the signal path of systems has strengthened the position of fluid power. But electricity is also trying to enter the energy path of systems. Because of the lower force density, until now only low force applications have been possible. In this area, whether electric or fluid power means are used often depends on the price. But we must see that it is a tendency to use electrical systems mainly to avoid oil losses. That is the reason why the research in the sealing technique is so important. Until now there has been an increase of fluid power production in spite of the competition by electric systems, but that can change if electric drives or fuel cells are further developed. Ventil: Prof. Backe, in the last few years your focus has been perhaps a bit more in pneumatics, which is becoming increasingly important and already takes almost 50% of the market in comparison to hydraulics. In your opinion, what, is the reason for such a growth and where do you see the most important advantages of pneumatics? Prof. Backe: This higher annual increase of pneumatics in comparison to hydraulics is astonishing. I found that this fact does not only have one single reason but several. The main reason may be that a pneumatic system can be used anywhere: in production engineering, handling, packaging or in process engineering. There are companies which offer prefabricated components. So there is no need for the components to be designed and produced, but the user can select them out of the catalog and build up complete systems. Furthermore, he can insert desired functions into the components: as acceleration and deceleration characteristics, speed behavior, generation of desired forces and so on. The energy costs are higher in pneumatics but on the other side the investment and maintenance costs can be much lower. So, for a long working period the overall costs of a pneumatic system can be lower than of an electric or hydraulic drive. Ventil: What is your opinion on the future development of fluid power? Prof. Backe: I think that the development by permanent innovations will continue in the future. They will strengthen fluid power. But the innovations, which open wide new fields will are becoming rarer. The competition with electricity will become more severe, that is sure, so it is necessary to find new applications where the special advantages of fluid power are used and are not replaceable. Until now hydraulic drives have dominated the mobile machinery. The hydraulic high force cylinder cannot be easily replaced by an electric device. But high torque electric motors can perhaps become a strong competition. That is especially true if the fuel cells can one day replace the diesel engine. But that will take decades. Ventil: And the last question, Prof. Backe. What are your plans for your future professional activities? Prof. Backe: I have just moved out of my cabinet in IFAS. Combined with this is the decision to stop profes- sional activities. Young people must have the chance to gain reputation in the field of fluid power. I am still interested in publishing articles in different magazines. Anyhow, if someone asks a question, I will still try to find an adequate answer. But I am happy to have some more time to read historical books. I am mainly interested in historical descriptions and biographies. Events, to which I have direct personal connections often attract my attention. The history of Aachen and surroundings offers many such possibilities. Ventil: Prof. Backe, in the name of our journal Ventil and in my personal name I thank you very much for your answers and the time you took for us. I also wish you many fruitful activities and happy years with your wife Frau Seitz-Backe in the time to come. For journal Ventil: Niko Herakovič Znanstvene in strokovne prireditve - Institut für Fluidtechnische Antriebe und Steuerungen, Steinbachstraße 53, D 52074 Aachen, BRD; ■ 7th Internationales Fluidtechnisches - tel.: + 49(0) 241-8027522, e-pošta: general@ifk2010. de, internet: www.ifk2010.de Kolloquium - 7th IFK - Sedmi mednarodni kolokvij o fluidni tehniki ■ BAUMA 2010 - Mednarodni sejem gradbeništva 22.-24. 03. 2010 Aachen, ZRN 19.-25. 04. 2010 München, ZRN Organizator: - Institut für fluidtechnische Antriebe Organizator: und Steuerungen - Messe München International - VDMA Tematika: - stacionarna hidravlika Tematika: - avtomatizacija in regulacija na vozilih - gradbeni stroji in težka vozila - tribologija - gradbeni materiali - delovni fluidi - rudarski stroji - simulacija - oprema za gradbeništvo - pnevmatika Informacije: Informacije: - www.bauma.de - kontaktna oseba: Dipl. Ing. S. Fritz nadaljevanje na strani 410 Fluidna tehnika 2009 Utrip konfe mednarodne erence Fluidna tehnika 2009 je nadaljevala tradicijo posvetov in strokovnih srečanj, ki so se začela na Fakulteti za strojništvo Univerze v Mariboru že leta 1991, pod imenom Fluidna tehnika pa od leta 1995 dalje. Srečanja so sčasoma prerasla v bienalno, dvodnevno, sedaj mednarodno konferenco, ki je po vsebini in namenu ostala zvesta svojim ciljem ter občinstvu: predstaviti številne zamisli, zadnja dognanja raziskav in razvoja, novosti in rešitve proizvajalcev ter ponudnikov opreme in storitev s področij, kjer sta prisotni hidravlika in pnevmatika. Konferenca Fluidna tehnika 2009, po mnenju udeležencev najpomembnejši dogodek s področja hidravlične in pnevmatične pogonske in krmilne tehnike v Sloveniji, je v delovnem ozračju potekal 17. in 18. septembra v Kongresnem centru Habakuk v Mariboru. V dveh dneh je na konferenci predstavilo svoje prispevke skupno osemindvajset avtorjev iz industrije in gospodarstva ter univerz in inštitutov. Z motom »Vedno v toku dogodkov« želimo povezovati stroko in prenašati znanje in informacije v vseh smereh in na vseh nivojih. Še posebej v tem obdobju globoke recesije smo bili veseli, da se nas je zbralo še celo več kot običajno. To nedvomno dokazuje, da se še kako zavedamo, da je imeti prave informacije s strokovnega področja še posebej sedaj izredno pomembna strateška prednost podjetja. Temu smo posvetili tudi tematske sklope letošnje konference. Letos smo namenili pozornost aktualnim usmeritvam in tehničnim novostim vodilnih proizvajalcev na področju razvoja komponent in sistemov fluidne tehnike ter hidravličnim tekočinam in njihovi negi ter nadzoru stanja, tako tekočine kot celotnega sistema. Predstavili smo novosti na področju zakonodaje in standardov, ki se dotikajo varnosti sistemov, ter nekatera dognanja in dosežke s Mnenje številnih udeležencev: prednost podjetja.« ^Imeti pr(a)ve informacije je danes strateška področja znanstvenoraziskovalnega dela. Predstavljeni inovativni primeri uporabe na različnih področjih tehnike pa samo potrjujejo, da je fluidna tehnika še kako vpeta v vsa področja tehnike in naše okolice. Na svečani otvoritvi konference sta udeležence poleg dr. Darka Lovreca, ki je prisotne pozdravil v imenu organizatorja, nagovorila tudi prodekan za raziskovalno dejavnost Fakultete za strojništvo v Mariboru prof. dr. Jože Balič in predsednik Slovenskega društva za fluidno tehniko (SDFT) Dragan Grgic, ki je ob tej priložnosti tudi svečano podelil nagrade za najboljša diplomska dela s področja fluidne tehnike. V uvodnih predavanjih so bile predstavljene novosti v tehnologiji avtomatizacije in pa sodobni koncepti elektrohidravlične pogonske tehnike na stacionarnih strojih s poudarkom na natančnosti in energetski učinkovitosti pogonov. V tem delu je bila predstavljena tudi nova vrsta težko gorljive hidravlične tekočine. Sklop prispevkov je bil v nadaljevanju posvečen zakonodaji in standardom, pri čemer je bila v ospredju varnost sistemov fluidne tehnike. Konec leta 2009 se namreč spremeni evropska direktiva o strojih. Novi standard EN ISO 13849-1 bo nadomestil sedaj veljavni standard EN 954-1. Ta sprememba bo zelo vplivala na razvoj novih izdelkov. Proizvodi in rešitve morajo namreč izpolnjevati ne samo produktivne funkcije, temveč morajo imeti integrirane tudi varnostne funkcije. V tem sklopu prispevkov so bili predstavljeni tudi novi mednarodni standardi za nadzor kontaminacije pri hidravličnih sistemih: nov kalibracijski postopek in reference za laboratorijske števce delcev in terenske merilnike kontaminacije, priporočene prakse za doseganje čistoče delov in komponent, novi protokoli in standardi za merjenje in prikaz stopnje čistosti sestavnih delov. Največja skupina prispevkov prvega dne konference je bila v celoti namenjena predstavitvi spoznanj in izdelkov, vezanih na vedno aktualno tematiko nege in nadzora hidravličnih tekočin - od pomena nege in sodobnih pristopov k upravljanju s hidravličnimi tekočinami pa vse do poznavanja mehanizmov fi-zikalno-kemijskega dogajanja v sami tekočini med njeno uporabo. Skrbniku sodobne naprave ne zadostuje več samo to, da ima vgrajeno napravo za Utrinek z razstavišča nadzor posamezne veličine ali celo več veličin, temveč mora proces spreminjanja stanja tekočine tudi razumeti. Ponudnik opreme pa mora nuditi vso podporo glede nadaljnjih ukrepov ali pa uporabljati višje razvite sisteme, ki imajo takšno podporo uporabniku že vgrajeno. Zelo razveseljivo pa je dejstvo, da ne povzemamo zgolj spoznanj drugih strokovnjakov in ne ponujamo samo izdelkov tujih proizvajalcev, ampak smo tudi sami raziskovalno aktivni in uspešni. Marsikatero naše spoznanje tako povzemajo v tujini, spoznanja pa smo sposobni uporabiti tudi v številnih primerih v industriji. Zadnjim dosežkom s teh področij sta bili posvečeni obe veliki skupini prispevkov drugega dne konference - Razvoj komponent in sistemov ter Primeri uporabe fluidne tehnike. Razen predstavitve omenjenih skupin prispevkov je bila organizirana tudi spremljajoča razstava, ki ni ponujala samo dodatne možnosti seznaniti se z novostmi slovenskih ponudnikov, temveč veliko več - s pogovorom rešiti marsikatero zadrego ali problem, ki ju drugače kot s pristnim osebnim stikom ni mogoče uspešno rešiti. Ta možnost je bila ponujena tudi v okviru že tradicionalnega družabnega večera »V objemu fluidne tehnike«. Tudi ostalih dogajanj je bilo kar nekaj. Kot že omenjeno, so bile podeljene nagrade za najboljša diplomska dela s področja fluidne tehnike. Nagrajenci pa so svoja dela med odmori tudi predstavili. Na konferenci je bil kot navadno izveden občni zbor Slovenskega društva za fluidno tehniko, na katerem se je prevetrila tekoča problematika delovanja društva. Letošnji občni zbor je bil volilni. Konference v takšnem obsegu in vsebini brez podpore industrije sploh ne bi bilo možno organizirati. Zato se zahvaljujemo vsem, ki so v teh za gospodarstvo težkih časih po svojih zmožnostih prispevali k izvedbi konference, še posebej generalnemu pokrovitelju podjetju FESTO Slovenija, ki je bilo pripravljeno tudi letos prevzeti nase to veliko breme. Zavedamo se, da brez pokroviteljev tega srečanja ne bi bilo. Kot pokrovitelji ali kot razstavljavci so sodelovala še sledeča podjetja: HAWE, d. o. o., HYDAC, d. o. o., Kladivar, d. o. o., OLMA, d. d., Lotrič, d. o. o., La & Co, d. o. o., HYPOS, d. d., Ulbrich Hidroavtomatika, d. o. o., Basic, d. o. o., Exor-Eti, d. o. o., DI-MAS, d. o. o., in revija VENTIL, ki je medijsko pokrivala dogodek. Mogoče še za na konec: kot organizatorja nas veseli, da se konference udeležuje vedno več ljudi iz industrije- uporabnikov izdelkov in storitev fluidne tehnike, ter da je bilo med njimi tudi veliko takšnih, ki so bili na konferenci prisotni prvič. Kljub recesiji je bilo največ udeležencev doslej. Moč je v znanju in v informacijah. Ena od možnosti, da jih pridobimo, je brez dvoma konferenca Fluidna tehnika. Dr. Darko Lovrec Fakulteta za strojništvo Maribor REVI» ZA FLUIDNO TEHNIKO. AVTOMATIZACIJO H MEHATRONIKO Volilni del občnega zbora SDFT 2009 Redni občni zbor Slovenskega društva za fluidno tehniko je bil v petek, 8. maja, v hidroelektrarni Fala. Ob tej priložnosti je predsednik društva poročal o delu v preteklem obdobju in navedel sugestije za nadaljnje delo. Kratko poročilo o tem je skupaj s poročilom o obisku vodne elektrarne Fala objavljeno v reviji Ventil 15(2009)3, str. 224. Zaradi takratne opravičene odsotnosti nadzornega odbora zbor o razrešnici dosedanjemu izvršnemu odboru ni odločal in tudi volitve novega izvršnega odbora niso mogle biti opravljene. Volilni del občnega zbora SDFT je bil zato po takratnem dogovoru opravljen 17. septembra v času Mednarodne konference o fluidni tehniki v Mariboru. Dosedanji predsednik je ponovno predstavil nekaj značilnosti delovanja članstva SDFT in njegovih operativnih organov v obdobju 2006-2009: • občutno zmanjšanje števila članov SDFT po uvedbi kriterija plačane letne članarine kot temeljnega pogoja za članstvo; • zahtevno zagotavljanje že minimalne sklepčnosti IO SDFT kljub kvartalnemu sklicu; • nobenega dejanskega napredka pri izdelavi in ažuriranju stalne spletne strani SDFT; • nadaljevanje negativnega trenda zanimanja za prostovoljno delo v strokovnih društvih in posledično tudi v SDFT ter krovni organizaciji ZSIS; Volilni del občnega zbora SDFT v Mariboru • sodelovanje ZSIS s posameznimi strokovnimi društvi predvsem na deklarativni ravni, brez pravočasnih povratnih informacij na pobude, prijave ipd. Kljub navedenemu smo v preteklem obdobju izpeljali ogled Laboratorija za oljno hidravliko na Fakulteti za strojništvo UM kakor tudi Tehničnega muzeja in delujočega dela HE FALA na Dravi. V tem času smo uspešno zaključili 2. natečaj za zlato diplomo fluidne tehnike, za kar ima posebne zasluge pri motiviranju za prijavo kolega Darko Lovrec. V nadaljevanju so navzoči člani SDFT sprejeli: - nov statut SDFT - usklajen z veljavnim zakonom o društvih in - razrešnico dosedanjemu izvršnemu odboru in drugim organom društva ter izvolili nov IO SDFT v sestavi: - Kristijan LES (HAWE, d. o. o., Petrovče) - predsednik IO, - Dragan GRGIČ (NEVIJA, d. o. o., Maribor) - podpredsednik IO, - dr. Aleš LESNIKA (Šolski center Celje) - član IO, - dr. Ni ko HERAKOVIČ (Fakulteta za strojništvo Ljubljana) - član IO, - Tonček PLEČKO (SMM, d. o. o., Maribor) - član IO, - Vinko FALADORE (Hypex Lesce, d. o. o.) - član IO,^ - Marjana KOLARIČ - blagajničar-ka SDFT. Zaradi več kadrovskih in organizacijskih sprememb je občni zbor pooblastil IO SDFT, da opravi potrebne razgovore in usklajevanja ter do naslednjega OZ pripravi predloge za sestavo delovnih teles SDFT. Novoizvoljeni IO prav tako pripravi predlog članov NO in ga predloži OZ SDFT v potrditev. Podpredsednik IO SDFT: Dragan Grgič internationafMtpade fair of automation & mechatronic 27.-29.01.2010 hail K, Celje, Slovenia www.ifam.si Mednarodni strokovni sejem za avtomatizacijo, robotiko, mehatroniko,... Internationa! Trads Fair for Automation, robotics, mechatronic, ... iCm Zlate diplome fluidne tehnike 2009 Vzporedno s potekom letošnje Mednarodne konference Fluidna tehnika 2009 v Mariboru so bile 17. 09. drugič do sedaj podeljene tudi zlate diplome fluidne tehnike, ki jih SDFT podeljuje najboljšim diplomantom za teme s področja fluidne tehnike. Letošnja priznanja so dobili: Janez JANČIČ, dipl. inž. strojništva, za diplomsko nalogo s temo: POSODOBITEV FILTRIRNE NAPRAVE VALJČNEGA OLJA. Vito TIČ, univ. dipl. inž. strojništva, za diplomsko nalogo s temo: SNOVANJE SODOBNEGA HIDRAVLIČNEGA AGREGATA. Danijel ŽGEČ, dipl. inž. strojništva, za diplomsko nalogo s temo: OSKRBA IN VZDRŽEVANJE ZRAKA NA LOKOMOTIVI SERIJE 643. Temeljni namen natečaja za podelitev zlatih diplom SDFT je vzpodbuditi študente, ki so opravili diplomsko delo s področja fluidne tehnike, da slovenski in širši strokovni javnosti predstavijo svoja diplomska dela, nove ideje oz. dosežke ter na ta način pripomorejo k povečanju zanimanja za študij vsebin predmetov, ki se navezujejo na področje fluidne tehnike kot tudi tehnike nasploh. Stokratnim izborom in podelitvijo nagrad je bil namen samo delno dosežen, saj je utemeljitelj in organizator natečaja dobil samo prijave diplomantov s Fakultete za strojništvo Univerze Maribor, in to kljub podaljšanju roka za prijave. SDFT kot strokovno društvo poziva vse višje in visoke strokovne šole ter fakultete v Sloveniji, še posebej pa nosilce predmetov s področja fluidne tehnike, da že zdaj začnejo ustrezne aktivnosti za natečaj Zlata diploma fluidne tehnike 2011, ki bo ponovno razpisan maja 2011. Letošnji nagrajenci so poleg diplome in možnosti kratke predstavitve diplomske naloge na konferenci FT 2009 dobili tudi praktični nagradi: Z leve proti desni: Dragan Grgič (SDFT), Janez Jančič (nagrajenec), Nevena Tea Gorjup (NEVIJA d.o.o.), Vito Tič (nagrajenec), Dr. Darko Lovrec (Fakulteta za strojništvo UM) enoletna naročnina na revijo VENTIL in enodnevni obisk sejma MAINTAIN v oktobru 2009 v Münchnu - sponzor NEVIJA, d. o. o., Maribor. Podpredsednik IO SDFT: Dragan Grgič www.leoss.si MOS - mednarodni sejem obrti Visoke tehnologije na MOS 2009, tudi v okviru OZS MOS - mednarodni sejem obrti, se je v več kot štirih desetletjih razvil v največji in najpomembnejši sejem v Sloveniji in v tem delu Evrope. Postal je poslovno središče, ki na enem mestu ponudi razstavo najboljših dosežkov domačega in tujega podjetništva za podjetnike ter sprostitev, zabavo in ugodne nakupe za zasebne obiskovalce. K temu je zagotovo prispevalo uspešno dolgoletno partnerstvo organizatorja sejma družbe Celjski sejem, d. d., z Obrtno-podjetniško zbornico Slovenije. Sodobna sejemska infrastruktura in odlična geostrateška lega Celja in Slovenije dajeta sejmu primerjalno prednost pred sorodnimi sejmi v regiji. Letošnji sejem si je ogledalo preko 160.000 obiskovalcev. Na njem je sodelovalo preko 1600 razstavljavcev iz Slovenije in tujih držav. Letošnja predstavitev v hali A, razstavnem prostoru strokovne sekcije elektronikov in mehatronikov, potrjuje dejstvo, da se visokotehnološki razvoj v malem gospodarstvu počasi le prebuja. Predstavljene so bile tehnologije, ki jih mnogi še nikoli niso videli, saj prihajajo iz sveta znanosti in so namenjene gospodarstvu. Te tehnologije so bile s pomočjo odbora za znanost in tehnologijo (OZT) v okviru strokovne sekcije elektronikov in mehatronikov OZS predstavljene našim obrtnikom in podjetnikom, e, ministrici za notranje zadeve Katarini Kresal in ministrici za obrambo Ljubici Jelušič, predstavnikom ministrstva za visoko šolstvo, znanost in tehnologijo, predstavnikom TIA, ARRS, predstavnikom fakultet, šolskim centrom in drugim institucijam ter seveda vsem drugim obiskovalcem. Zelo nazorno so bili prikazani razvojni in že proizvodni eksponati odseka za elektronsko keramiko K5 Instituta Jožef Stefan, ki ga vodi prof. dr. Marija Kosec. Jasno so bile izražene smernice razvoja elektronskih komponent: Ministrica za notranje zadeve Katarina Kresal in ministrica za obrambo Ljubica Jelušič sta si z zanimanjem ogledali tehnološko zanimiv razstavni prostor sekcije elektronikov in mehatronikov pri OZS in sta se pohvalno izrazili glede sodelovanja OZS s šolami, fakultetami in instituti izrazito zmanjševanje dimenzij, večja učinkovitost, povečevanje zanesljivosti in kompleksnosti elektronskih komponent ter čim manjša obremenitev okolja, kar se lahko doseže tako z razvojem novih materialov z boljšimi lastnostmi in z uporabo tehnologij, ki omogočajo izdelavo kompleksnih miniaturnih struktur (multifunkcijski materiali) in naprav. Potrebno je poudariti, da je bil odsek K5 izjemno dobro predstavljen tudi z videopredstavi-tvijo, kjer so bili prikazani posamezni razvojni in proizvodni procesi, tudi multifunkcionalnost, ki se doseže z integracijo več materialov v strukture z ustrezno geometrijo (2D- in 3D-struk-ture). Fizikalne in kemijske interakcije med materiali struktur namreč vplivajo na funkcijske lastnosti elementov, zato je potrebno izboljšati kompati-bilnost in zmanjšati reaktivnost med posameznimi materiali v strukturah ter razumeti, zakaj so lastnosti plasti drugačne od prostorninske keramike. Predstavljeni so bili številni senzorji, kot na primer senzor tlaka, senzor deformacije tekstila ter kompleksne mikrostrukture. Odlično seje predstavila Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani, še zlasti LMSE, Laboratorij za mikrosenzorske strukture in elektroniko, ki ga vodi prof. dr. Slavko Amon: tehnologije MEMS, laboratoriji na čipu, reaktorji na čipu, mikroaktua-torji, krmilno-regulacijske tehnologije, inteligentna multifunkcijska seznorika, alternativni viri električne energije, Predstavitev eksponatov IJS - Odsek za elektronsko keramiko (levo) in eksponatov Fakultete za elektrotehniko - Laboratorij za mikrosenzorske strukture in elektroniko Utrip sejma MOS v odprtem delu sejmišča mehatronika, robotika, avtomatika in procesne tehnologije. Veliko zanimanje obiskovalcev sejma so vzbudili tudi razvojni projekti in modeli priznanega strokovnjaka doc. dr. Iztok Krambergerja s Fakultete za elektrotehniko, računalništvo in informatiko Univerze v Mariboru. S pomočjo videa smo prikazali razvoj nanotehnologij in vedno večjo aplikativnostteh tehnologij v elektroniki, medicini, avtomobilski stroki in na številnih drugih področjih. Na našem razstavnem prostoru so se predstavili tudi Fakulteta za elektrotehniko in računalništvo Univerze Maribor, ŠC Ptuj, ŠC Velenje, MIC Velenje, TŠC Kranj, SERŠ, SŠTS Šiška, revija IRT 3000, revija Avtomatika, revija Ventil, ax Elektronika in Svet elektronike, Makro Team, Eurogrand, TECES, Loop, Astron, AudioLogs in številni drugi. Prikazali so nove tehnologije in povezovanje drobnega gospodarstva s šolsko, akademsko in znanstveno sfero. Naš razstavni prostor pa je ilustriral tudi razvoj malih in mikropodjetij, ki se že ukvarjajo z naprednimi tehno- logijami in visokotehnološkimi izdelki. Letos prvič pa je bila predstavljena tudi forumska skupina sekcije ele-ktronikov in mehatronikov pri OZS z razvojnimi modeli mikrovetrnih elektrarn. To skupino vodita Marjan Bezjak in Valter Vojska. V Obrtno-podjetniški zbornici Slovenije, še zlasti pa v odboru za znanost in tehnologijo, se zavedamo, da je potrebno bolj poudariti alternativne vire električne energije in nove tehnološke rešitve, zato bomo tudi v prihodnje podpirali razvoj fotovoltaike, vetrnih elektrarn in seveda nove tehnološke rešitve, ki so šele v razvojni fazi. Da mislimo v OZS resno, govori podatek, da bomo že 20. oktobra letos na Fakulteti za elektrotehniko in računalništvo in informatiko Univerze Maribor organizirali samostojni energetski tehnološki dan, na katerega bomo vabili predvsem obrtnike in podjetnike, torej mala in mikropodjetja. Vabljeni pa bodo tudi dijaki, študenti in drugi zainteresirani. Janez Škrlec, inženir mehatronike Obrtno-podjetniška zbornica Slovenije 4. nanotehnološki dan Odbor za znanost in tehnologijo pri Obrtno-podjetniški zbornici Slovenije je uspešno realiziral že 4. nanotehnološki dan, ki se ga je udeležilo rekordno število udeležencev, skupno preko 200, med njimi tudi ugledni gostje: minister za visoko šolstvo, znanost in tehnologijo Gregor Golobic, direktor Instituta Jožef Stefan prof. dr. Jadran Lenarčič, vodilni iz Obrtno-podjetniške zbornice Slovenije - generalni sekretar dr. Viljem Pšeničny, namestnik generalnega sekretarja Pavel Sedovnik, podpredsednik skupščine OZS Viktor Barlič in drugi. Strokovni del nanotehnološkega dne je bil po mnenju mnogih eden najboljših doslej. Strokovne teme z različnih področij nanotehnolo-gije so predstavili dr. Peter Panjan, Institut Jožef Stefan, doc. dr. Iztok Kramberger, Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko, Univerza Maribor, doc. dr. Andrej Žnidaršič, Kolektor Tesla Institut, prof. dr. Boštjan Zalar in doc. dr. Peter Venturini, Helios, d. d. Dogodek je organiziral in strokovno vodil kot moderator Janez Škrlec, predsednik odbora za znanost in tehnologijo pri Uvodni govor ministra Golobiča OZS in član 3. razvojne skupine pri vladni službi za razvoj za področje materialov in nanotehnologije. V uvodnem delu sta imela poseben in izjemno zanimiv nagovor minister Gregor Golobič in direktor Instituta Jožef Stefan prof. dr. Jadran Lenarčič. Strokovne teme, ki so jih predstavili mednarodno priznani strokovnjaki, so bile: razvoj in uporaba nanopla-stnih in nanokompozitnih (superni-tridnih) prevlek za zaščito orodij in strojnih delov, področje nanoelek-tronike, nanomagnetnih materialov v medicini, področje tekočekristalnih elastomerov v mikro- in nanoelektro-mehanskih sistemih (MEMSi in NEM-Si) ter v mikrofluidiki, senzorski in aktuatorski tehniki ter kot umetne mi- šice. Poudarek pa je bil tudi na nanomaterialih in nanoprema-zih, ki se danes že uporabljajo v industriji in gospodarstvu. Na 4. nanotehnolo-škem dnevu smo s pomočjo podjetja Nanotul organizirali tudi izjemno zanimivo razstavo z naslovom Nano svetovi. 4. nanotehnološki dan se bo zapisal v zgodovino OZS kot eden največjih strokovnih dogodkov doslej, organiziranih v okviru Obrtno-podjetniške zbornice. Izjemna udeležba pa potrjuje dejstvo, da postaja tudi obrtništvo in malo podjetništvo napredno in prepoznavno v širšem slovenskem prostoru. Janez Škrlec, inženir mehatronike Obrtna zbornica Slovenije Utrip iz 4. nanotehnološkega dne Obisk ministra Gregorja Golobica v podjetju INEA Gregor Golobič, minister za visoko šolstvo, znanost in tehnologijo, je danes obiskal podjetje INEA, d. o. o. Minister se je z vodilnimi v podjetju pogovarjal o priložnostih in izzivih, ki jih ponuja trenutna finančna in gospodarska kriza za tehnološki preboj podjetij. Beseda je tekla o razvojnih projektih podjetja INEA in o potencialnem japonskem tehnološkorazvojnem centru v Sloveniji. Podjetje INEA iz Ljubljane že dvajset let sodeluje s podjetjem Mitsubishi Electric, v zadnjih letih tudi kot razvojni partner njihovega centra iz Nagoje. VINEI so ministru predstavili projekt Tehnološkorazvojni center Mitsubishi - »Japonski hub«. Predlagani center predstavlja nov pristop k širitvi sodelovanja med Japonsko in Slovenijo in pozicioniranju Slovenije v prostoru Japonska - EU. Direktor INEE mag. Marko Svetina pravi, da bo razvojni center obsegal dve tehnološki področji: napredne energetske tehnologije in tehnologije vodenja procesov. Obe se medsebojno dopolnjujeta in omogočata doseganje nadpovprečnih razvojno- Minister Gregor Golobič in direktor podjetja INEA, g. Marko Svetina raziskovalnih rezultatov. Na ta način lahko tako slovenski kot japonski partnerji pridobijo pomembne poslovne reference in možnost nadaljnjega poslovnega prodora in gospodarskega razvoja. V okviru obiska si je minister Golobič ogledal tudi Tehnični muzej INEA, zbirko visokotehnoloških vzorcev, plod domačega razvojnorazisko-valnega in aplikativnega dela INEE. INEA, d. o. o., je visokotehnološko podjetje na področju tehnologije vodenja procesov, prvo odcepljeno podjetje (spin-off) IJS in pilotni projekt za to, kar je kasneje preraslo v Tehnološki park Ljubljana z več kot 40 novimi podjetji (start-up). INEA že od 1987 razvija in dobavlja sisteme za vodenje energetskih procesov in je najpomembnejši slovenski razvijalec in globalni ponudnik specialnih rešitev na področju tehnologije računalniškega vodenja procesov. Visoko napredne algoritme, razvojna orodja in rešitve dobavlja tudi globalni korporaciji Mitsubishi Electric. Simon Smolnikar, INEA, d. o. o., Ljubljana Vetrne elektrarne na odprtem morju - z Enerpacovim sinhronim nivelirnim sistemom vedno navpične tentirali - BARD Tripile. 90 m visoka vetrna turbina počiva na treh prav tako 90 m visokih temeljnih stebrih. Odvisno od lastnosti tal so ti s pomočjo posebne oblikovne konstrukcije zabiti 30 do 45 m globoko v morsko dno. Pri tem je njihov položaj natančno določen s satelitsko krmiljenim navigacijskim sistemom. Tudi višina ste- Proizvajalec vetrnih elektrarn BARD Engineering GmbH iz brov nad gladi-Bremna je razvil edinstven koncept temeljenja svojih vetrnih no morja se av-turbin. Steber turbine temelji na podpornem križu, ki nad tomatično do-gladino vode miruje na treh podpornih stebrih. Za natančno loča na 3 do 4 in hitro izravnavanje podpornega križa v vodoravni položaj cm natančno. se uporablja sinhroni dvižni sistem Enerpac. Ti trije stebri so nad vodno pov- Leta 2003 ustanovljeno podjetje BARD Engineering gradi vetrne elektrarne in parke vetrnic na odprtem morju. Glede na svojo politiko poslovanja, biti neodvisen od različnih poddoba-viteljev, se je podjetje odločilo, da sestavne dele in vse, kar je potrebno za njihovo vgradnjo, razvijejo, izdelajo in sestavijo v lastnih obratih. Sem spada tudi Wind Lift I, ladja, ki je bila namensko zgrajena za montažo vetrnic na odprtem morju. Sedaj nastaja na Severnem morju, približno 100 km severozahodno od otoka Borkim, park vetrnic BARD Offshore 1. Park obsega 80 vetrnic vrste BARD VM kot tudi 5 MW naprave, ki so opremljene z dvojno napajanim asinhronskim generatorjem (angl. Doubly-Fed Induction Generator - DFIG). Edinstven koncept temeljenja Podjetje iz Bremna je razvilo poseben koncept temeljenja, ki so ga tudi pa- ršino med seboj povezani s križno konstrukcijo (cross piece), na kateri je pritrjen steber turbine. „Edinstveno pri našem temelju je to, da se ti deli kot tudi vse povezave nahajajo nad vodno gladino. V večini primerov je namreč stolp turbine pritrjen na temelj pod vodno gladino," razlaga Robert Ebert, namestnik vodje poslovanja podjetja BARD Building GmbH & Co. KG. „Odločili smo se, da bomo vsa montažna dela opravili nad vodno površino. To ima predvsem praktično vrednost, saj je pri gradnji potrebnih manj pota- pljačev, razen tega nismo tako zelo odvisni od vremenskih razmer, vsa vzdrževalna dela pa lahko izvedemo bistveno hitreje in enostavneje." S pomočjo 700 barske hidravlike vedno pokončen kot sveča Samo po sebi je umevno, da je potrebno podporni križ izravnati natančno horizontalno, da bo potem tudi steber vetrne turbine po montaži povsem navpičen. Rešitev tega problema je predlagal Enerpac: „Povezovalne prirobnice niso vedno ravne in gladke, zato se je zdelo nemogoče morebitna odstopanja prirobnic ročno korigirati na milimeter natančno. Zaradi tega smo iskali način, da bi 500 ton težko podporno konstrukcijo čim hitreje in natančno izravnali - rešitev smo našli v uporabi sinhrono krmiljenih hidravličnih valjev," pripoveduje Robert Ebert. Pri montaži podpornega križa so bili na vsakem stebru nameščeni trije valji, porazdeljeni v krogu, vsak z zmogljivostjo po 100 ton. Po temelju je to skupaj devet valjev s skupno dvižno maso 900 ton. Valji so bili krmiljeni s pomočjo računalnika sinhronega dvižnega sistema na krovu ladje Wind Lift I. Z njegovo pomočjo se je nato podporni križ natančno horizontalno izravnal dobesedno s pritiskom na Edinstven koncept trostebrnega temeljenja - BARD Tripile Enerpac je s svojim hidravličnim sinhronim dvižnim sistemom ponudil rešitev horizontalne izravnave podpornega križa Pri montaži popornega križa so bili na trije valji zmogljivosti vsak po 100 ton_ gumb. Podporni križ se je s pomočjo valjev dvignil za približno 20 mm in v nadaljevanju niveliral na 1 mm natančno. Nadzor izravnavanja je potekal s pomočjo geometrov in merilnikov nagiba. Kakor hitro je bil podporni križ natančno v horizontalni legi, je bil podporni steber zalit z betonom. Beton se je nasipal v 13 cm širok votel obročast prostor med steno 5 m visokega betonskega op-lašča in podpornim stebrom. „Nič se ni varilo ali vija-čilo; vse sile prenaša betonski plašč," pojasnjuje Ebert. Standardni valji Valji so ostali nameščeni na mestu tako dolgo, dokler beton ni popolnoma otrdel, nakar so se ponovno uporabili pri naslednjem temelju. V tem času je BARD nadaljeval z gradnjo naslednjega temelja z drugimi valji. „Temelje smo želeli, kar se da hitro namestiti in izravnati, zaradi tega nismo mogli čakati 3 do 4 dni, da se je beton strdil," razlaga Ebert. Za 50 vetrnih turbin je bilo tako potrebnih skupno 450 standardnih valjev, obremenjenih s tlakom 700 bar. „Pričakujemo, da bomo te valje lahko uporabili dvakrat," pojasnjuje Ebert. "To se sicer ne zdi veliko, vendar ni 100-odstotno gotovo, kako bodo valji reagirali na pogoste ekstrem-ne vremenske razmere in na slano vodo. Zaradi tega se v prvih fazah testiranja zavestno nismo odločili za uporabo dragih specialnih valjev. Najprej smo želeli preveriti, ali je ta ideja v praksi sploh izvedljiva." BARD Engineering je razen v valje investiral tudi v dva krmilna modula za sinhroni dvižni sistem. Razen tega je bilo podjetje pooblaščeno tudi za izvedbo šolanja osebja, ki je upravl- vsak steber nameščeni , razporejeni po krogu jalo sinhroni dvižni sistem. Rezultati so odlični: „Na tem hidravličnem sistemu je lepo to, da deluje popolnoma avtomatično. Človeške napake, ki se pojavljajo pri ročnem niveliranju, npr. odprtje napačnega ventila valja, so s tem sistemom v celoti izključene," je še pripomnil Robert Eber. Testna turbina v Hooksielu V kraju Hooksiel, v bližini mesta Wilhelmshafen, že od jeseni 2008 deluje testna vetrna turbina, ki je oddaljena od obale približno 400 m. Tu je bil prvič uporabljen patentirani temelj BARD Tripile, ki je bil namensko razvit za rabo v morju. Ta priobalna instalacija (Nearsho-re) odgovarja 80 vetrnicam, nameščenih v BARD Offshore 1, parku vetrnic, in ima nazivno moč 5 MW. Glede na stanje plimovanja niha vodna gladina na tem mestu med 2 in maksimalno 8 metri, stebri sistema BARD Tripile pa so bili zabiti 44 m globoko pod morsko dno. Za zabijanje teh pilotov se je uporabljala največja tovrstna naprava na svetu. Povezava vetrnice z električnim omrežjem je izvedena preko 20-kV kabla. Nekaj podatkov o testni turbini v Hooksielu: - masa rotorja: 180 ton - masa strojnice: 280 ton - masa stolpa: dva dela s po 130 oz. 160 ton - masa temeljnih stebrov: 400 ton - masa podpornega križa: 500 ton - višina temeljnih stebrov: 90 m - višina stebra turbine: 90 m - premer rotorja: 122 m - moč: 5 MW - tip vetrne turbine: BARD VM Vir: Enerpac BV P.O. Box 8097 6710 AB Ede, Nizozemska, tel: +31 318 535 803, gospa Irene Kremer, irene.kremer@enerpac.com Priredil: Dr. Darko Lovrec, FS Maribor Kaj na področju fluidne tehnike raziskujejo v Nemčiji? Raziskovalni sklad za področje fluidne tehnike v okviru nemškega združenja strojne industrije (VDMA) je imel svoje redno letno zasedanje 18. junija t. l. v Frankfurtu na Maini. Temeljni namen vseh članov sklada je, glede na stanje na trgu, zadržati in/ali razviti nove tržne možnosti. To zahteva trajne in velike napore na področju razvoja in raziskav, kar je za marsikatero srednje veliko podjetje lahko finančno nedosegljivo. Iz tega sledi nujnost raziskav v okviru skupnega raziskovalnega sklada. Redna letna zasedanja članstva imajo osnovni namen pregledati doseženo v preteklem obdobju in dogovor o nadaljevanju dela. Letošnje zasedanje je vodil predsednik sklada g. Peter Post iz firme Festo AG & Co. Uvodni prispevki so najprej analizirali stanje področja v luči splošnih gospodarskih razmer, potem pa so vodje posameznih projektov podali podrobna poročila o dosežkih in težavah pri njihovi realizaciji. V preteklem obdobju je raziskovalni sklad financiral naslednje projekte: Hidravlika: - Nadaljnji razvoj elektrohidrav-ličnih pogonskih sistemov pri strojih za brizganje plastičnih mas - Inštitut za FT pri TU Dresden, - Varnost krmiljenih fluidnoteh-ničnih pogonov - Inštitut za FT pri TU Dresden, - Energijsko učinkoviti elektrohid-ravlični pogoni manjših moči -Inštitut za FT pri TU Dresden, - Razvoj kratkočasovnega preskusa zanesljivosti hidravličnih ventilov - Inštitut za FT pri RWTH Aachen, - Študija 400-voltov na mobilnem pogonskem stroju - ali je elektrika resnično naraščajoča konkurenca - Inštitut za poljedelske stroje pri TU Braunschweig. Pnevmatika: - Izboljšave energijske učinkovitosti pnevmatičnih strežnih naprav -Inštitut za FT pri TU Dresden. Rezultati projektov z lastnim financiranjem ostanejo ekskluzivno na voljo samo članom raziskovalnega sklada. Za tekoče leto je predloženih devet projektov, od katerih so predstavniki podjetij članov po razpravi potrdili naslednje: Hidravlika: - Povečanje učinkovitosti delovanja aksialnih batnih enot v določenih območjih delovanja - Inštitut za FT pri RWTH Aachen, - Elektrostatični učinki in njihovo preprečevanje v hidravličnih filtrih in napravah - Inštitut za FT pri RWTH Aachen, - Pogonska vezja in povratno izkoriščanje energije: razvoj metode in pogonske strategije za mobilne stroje - Katedra za mobilne delovne stroje na TU Karlsruhe, Inštitut za poljedelske stroje pri TU Braunschweig. Pnevmatika: - Analiza močnostnih potencialov elektromagnetnih aktuatorjev za pnevmatične ventile - Inštitut za FT pri TU Dresden, - Modeliranje v pnevmatiki - Inštitut za FT pri RWTH Aachen, - Povečanje izkoristka z izrabo izpušnega zraka - Inštitut za FT pri RWTH Aachen, - Simulacijska podpora pri snovanju pnevmatičnih vakuumskih ejektorjev - Inštitut za FT pri TU Dresden. Raziskovalni sklad bo oba projekta »modeliranja v pnevmatiki« in »povečanje učinkovitosti aksialnih batnih enot« izvajal z lastnim financiranjem. Na koncu zasedanja so se dogovorili tudi o podpori naslednjih znanstve-no-strokovnih prireditev: - 67. deželno srečanje o FT, 6. in 7. 11. 2009 v Hannovru, - 7. IFK22-24. 03.2010vAachnu in - 16. ISC-mednarodna konferenca otesnjenju, 12 in 13. 10. 2010 v Stuttgartu. Naslednje zasedanje nemškega raziskovalnega sklada bo 17. 06. 2010 na sedežu VDMA v Frankfurtu na Maini. Dodatne informacije o skladu so na voljo na naslovu: Peter-Michael Synek, Forschungsfond Fluidtechnik im VDMA, Lyoner Strasse 18, 60528 Franfurt/Main, e-pošta: peter.synek@vdma.org Po O + P 59(2009)8, str. 328 Pripravil A. Stušek Gospodarska zbornica Slovenije I Združenje kovinske industrije mi^ inovadjerazvojtehnologije www.irt3000.si Vodna hidravlika je vse bolj zanimiva Revija FLUID v posebnem dodatku letošnje izdaje »julij-avgust« predstavlja stanje tehnike na področju vodne hidravlike. Predstavitev obsega 15 strani pisnih prispevkov z nekaj integriranimi reklamnimi oglasi pomembnih dobaviteljev tovrstne opreme. Vsebina pisnih prispevkov je naslednja: - Hidravlika na novo odkrita - Razvoj in izboljšave vodne hidravlike v podjetju Wolf Krisch (Fecht, N.), - Oljni koncerni »pospešujejo« vodno hidravliko (intervju z vodjo podjetja: The Water Hydraulics Co. Ltd., Tony Markham), Derwand, H.: Stroj za čiščenje cevovodov s čistim vodnohidrav-ličnim pogonom (Fecht, N.), Uporaba v coni »O« - Precizno rezanje z visokotlačnim vodnim curkom v naftni in plinski industriji - izkušnje iz podjetja Woma, Duisburg-poroča dr. F. Borchardt (Fecht, N.), Tržno projektno ime »Nessie« (intervju s predstavnikoma firme Danfoss R. Fritschejem in G. Storckom) - komponente lahko delujejo s čisto vodo ali HFA- oz. HFC-tekočinami - Med vetrom in valovi - Nova področja uporabe vodne hidravlike s čisto vodo (Fecht, N.), - Stoss, W.: Manjkajo znanja o tesnjenju - Vprašanja tesnjenja pri vodni hidravliki (s HFA-teko-činami enako kot pri čisti vodi) še vedno problematična. Vir: Sonderteil Wasserhydraulik, Fluid 42(2009)7-8, str. 31 Pripravil: A. Stušek Hidravlični hibridni pogon na preskušanju v New Yorku Mestna komunalna služba v New Yorku je za 12 mesecev prevzela v praktično preskušanje smetarsko vozilo s hidrostatičnim regenerativnim zavornim sistemom (HRB - Hydrostatisch Regeneration Bremssystem) firme Bosch Rexroth, da oceni možnosti varčevanja z energijo in zmanjšanja škodljivih emisij v realnih pogojih obratovanja. Preskušanje naj bi omogočilo ocene gospodarskih in tehničnih prednosti HRB-sistema in zagotovilo realne podatke za uporabo takšnih sistemov na komunalnih vozilih. Sistem HRB naj bi zagotavljal optimalno učinkovitost izrabe pogonskega goriva in pomembno zmanjšanje okolju škodljivih izpustov, posebno pri vozilih s pogostim pospeševanjem in zaviranjem, trdi vodja projekta pri Rexrothu v ZDA, ga. Michelle DuHadway. Po Fluid 42(2009)7-8, str. 9, pripravil A. Stušek Nemška cesta tehnike Na pobudo nemške zveze inženirjev (VDI) je založba Jahreszeiten Verlag izdala poseben zvezek MERIAN Sonderheft Deutsche Technikstrasse (Nemška cesta tehnike). Tako poleg evropskih »vinskih« cest postajajo zanimive tudi ceste »tehnike«. Na 138 straneh bralec lahko spozna 180 izletniških točk o zanimivih nemških raziskovalcih, mislecih in iznajdite-ljih. Ločena posterska karta pregledno ponazarja vse postaje ceste tehnike. Ta sicer še ni podrobneje predstavljena po posameznih rutah, toda VDI namerava Nemčijo prikazati kot zanimivo tudi za »tehniški« turizem. Po Fluid 42(2009)9 - str. 9 Pripravil: A. Stušek nadaljevanje s strani 397 ■ FLUIDTRANS COMPOMAC 2010 - Mednarodni sejem fluidne tehnike, pogonske tehnike in mehatronike 04.-07. 05. 2010 Milano, Italija Organizatorji: - Fiera Milano - Assofluid Vzporedne prireditve: - TEW - Teden tehnoloških razstav - BIAS - Mednarodni strokovni sejmi avtomatizacije, instrumentacije, mikroelektronike in informacijske tehnologije za industrijo - Mechanical Power Transmission & Motion Control - Mednarodni strokovni sejem pogonske tehnike, sistemov krmiljenja gibanja in mehanskih pogonskih elementov Informacije: - www.fieremostre.it ■ The 6th Fluid Power Network International (FPNI) PhD Symposium - Šesti mednarodni doktorski simpozij o vezjih v fluidni tehniki 08.-11. 06. 2010 West Lafayette, IN, USA Organizator: - Purdue University, West Lafayette, IN, USA Informacije: - prof. Monica Ivantysynova - tel.:+01(765)447-1609 - faks:+01(765) 448-1860 - e-pošta: mivantys@purdue.edu - internet: http://cobweb.ecn.purdue.edu~mahalab/ index.html nadaljevanje na strani 439 Enerpac je specialist na podroccju visokotlaccne hidravlike in konstrukcije hidravlicCnih sistemov za krmiljeno in nadzorovano premikanje posebno velikih in težkih objektov. V sodelovanju z našimi inženirji razvijamo napredne koncepte in tehnike za krmiljenje gibanja težkih bremen. KOMPLETNE REŠITVE HIDRAVLICCNIH SISTEMOV ENERPAC GmbH Postfach 300113 D-40401 Düsseldorf, Deutschland Tel.: +49 211 471 490 Fax: +49 211 471 49 28 HIDRAVLIKA d.o.o. Medlog 16, 3000 Celje, Slovenija Tel. +386 (0)3 5453610 Fax. +386 (0)3 5453560 www.hidravlika.si hidravlika@t-2.net www.enerpac.com info@enerpac.com V Črtna koda praznuje 60 let 20.10. letos praznuje črtna koda okrogli jubilej, svoj 60. rojstni dan. Na ta dan sta izumitelja Norman Woodland in Bernard Silver leta 1949 potrkala na vrata Ameriškega patentnega urada. Ta je njuni prošnji ugodil 7. 10. 1952 in patentu dodelil številko 2,612.994, kot je prikazano na http://www.adams1.com/share-ware/2612994.pdf. Omenjeni patent je pripeljal do uvedbe sistema UPC (Universal Product Code) leta 1973 v ZDA, ko so z 12-mestno numerično črtno kodo začeli označevati artikle v trgovinah. Sistem je deloval pod okriljem organizacije UCC (Uniform Code Councill). Ta je omogočal dodeljevanje enotnih kod za artikle (v ZDA) in zapis črtne kode za te številke. Štiri leta kasneje so tudi v Evropi v okviru organizacije EAN (European Article Associaton, kasneje EAN International) začeli uvajati kompatibilen sistem, ki je 12-mestne številke sistema UPC razširil na 13 mest (dolžina EAN-kode). Kasneje sta se sistema povezala in prevzela ime EAN-UCC. Tipi črtne kode Do vnovične spremembe in preimenovanja organizacije v GS1 (združitev EAN International z UCC) je prišlo sredi leta 2005. Danes GS1 (Globalni jezik poslovanja) združuje 104 organizacije z več kot milijon člani v 145 državah (predpone držav). Sistem GS1 je zbir standardov, ki omogočajo učinkovito upravljanje preskrbovalne verige z edinstvenim označevanjem proizvodov, transpor- tnih enot, lokacij in storitev. Osnovo sistema predstavlja globalno enolična identifikacijska številka, s pomočjo katere pospešujemo procese elektronske trgovine, sledenja in izsledovanja. Vir: LEOSS, d. o. o., Dunajska c. 106, 1000 Ljubljana, tel.: 01 530 90 20, faks: 01 530 90 40, internet: www. leoss.si, e-pošta: leoss@leoss.si, g. Gašper Lukšič Tiskalnika RFID za večjo pretočnost oskrbovalnih verig Zebrini termalnih tiskalniki se uporabljajo tudi na področju RFID, kjer sta se kot zelo učinkovita izkazala RZ400 in RZ600. To sta nova modela Zebrinih tiskalnikov pametnih nalepk z robustnim kovinskim ohišjem, ki sta prilagojena delu tudi v najzahtevnejših industrijskih okoljih. Namenjena sta označevanju v »prvih bojnih linijah« skladišč, zdravstva, logistike in transporta ter drugih oskrbovalnih verig. V tiskalnika je vgrajen zapiso-valnik/bralnik za pametne nalepke RFID UHF, ki podpira standard EPC Gen 2 (ISO 18000-06C). Tiskalnika sta posebej primerna za tiskanje večjega števila etiket v po- Tiskalnik Zebra RZ600 s priborom vezavi s strežniškim programskim paketom za profesionalno integrirano tiskanje NiceWatch Enterprise. Zaradi centraliziranega upravljanja in nadzora tiskalniških sistemov poteka tiskanje etiket simultano in s poljubnega števila tiskalnikov hkrati. NiceWatch omogoča neposredno tiskanje iz poslovodnega programa, sistema skladiščnega poslovanja (WMS), bolnišničnega informacijskega sistema (HIS) ali poslovno-infor-macijskega sistema (ERP). Modela se razlikujeta le po širini tiskanja. Z RZ400 lahko tiskamo na etikete širine do 104 mm, z RZ600 pa do širine 168 mm. Kombinacija 32-bitnega procesorja in 8MB Flash pomnilnika ob 16 MB DRAM kljub veliki hitrosti tiskanja (254 mm/s) in ob ločljivosti tiskalne glave 8 pik/ mm zagotavlja nemoten in jasen izpis različnih grafik. Ob izbiri ustrezne termalne glave je ločljivost lahko tudi večja (12 pik/mm), vendar pri manjši hitrosti tiskanja (203 mm/s). Funkcionalnost tiskalnika dopolnjuje širok nabor komunikacijskih zmožnosti (serijski, paralelni in USB-vmesnik ter opcijski brezžični Ze-braNEet Wireless Plus in ZebraNet Print Server). Dodatki, kot so nož, odlepljevalnik z odstranjevalnikom nosilnega traku etiket, previjalnik, zagotavljajo prilagodljivost obeh tiskalnikov zahtevam uporabnikov in vrhunsko delovanje v zelo različnih aplikacijah. Vir: LEOSS, d. o. o., Dunajska c. 106, 1000 Ljubljana, tel.: 01 530 90 20, faks: 01 530 90 40, internet: www.leoss.si, e-mail: leoss@leoss.si, g. Gašper Lukšič I»uaz«FLUIDNO IEHNIKO. AVTOMAHZACIJOIN mehatroniko telefon: + (0) 1 4771-704 telefaks: + (0) 1 4771-761 http/Awwv.fs.uni-lj.siA/enti|/ e-mail: ventil@f5.uni-lj.si Prvi prenosni RFID-tiskalnik zebra RP4T Na tržišče prihaja prvi prenosni tiskalnik pametnih nalepk (UHF RFID). To je tiskalnik Zebra RP4T, ki dopolnjuje tisk standardnih etiket s črtnimi z enkodi-ranjem podatkov v RFID-tran-sponderje. Na ta način se razširi označevanje s črtno kodo s sledilnimi metodami in zmožnostmi za naprednejši zajem podatkov, kajti ravno RFID omogoča zapis dodatnih informacij in zaščito ter sledljivost slabih in dobrih oznak (beleženja in sledenja). Nastavitev RFID-tiskalnika je uporabniku prijazna s pomočjo ukaznega jezika ZPL. Za daljšo obstojnost etiket je RP4T poleg direktnega termalnega tiska črtnih kod in deklaracij sposoben tudi tiska preko tiskalnega traku (termotransfer). Prenosni RFID-tiskalnik zebra RP4T, tiskanje z viličarja Robusten okrov ščiti Zebro RP4T pred vplivi okolja (padci, prah, mraz, vročina in voda) in zagotavlja nemoteno delovanje v temperaturnem območju med 0 °C in +45 °C, kar dovoljuje uporabo v zahtevnih industrijskih okoljih in na terenu. Zebrin prenosnik RP4T je tako primeren za vse, ki delajo na terenu, npr. za sprotno označevanje materiala ali osnovnih sredstev, izdajo kazni in potrdil (npr. parkirišča), servise na domu, popise na terenu, označevanje v skladišču in podobno. Značilnosti tiskalnika: • širina izpisa 101,6 mm, • neposredni termalni tisk in tisk preko folije za daljšo obstojnost izpisanih nalepk (prvi mobilni tiskalnik s tiskom preko folije), • možnost nadgradnje na tehnologijo RFID (UHF), • velik spomin (8 MB Flash, 16 MB SRAM), • LCD-prikazovalnik, • robusten okrov RP4T ščiti pred vplivi okolja (padci, prah in voda) in zagotavlja nemoteno delovanje v temperaturnem območju med -0 °C in +45 °C, • nadzor nad porabo varčne baterije (Li-Ion 4200 mAh), • ergonomska oblika z nosilci traku za nošenje na rami, • žična USB-komunikacija, • brezžična komunikacija: Bluetooth® 2.0 ali/in 802.11 b/g, • hitro menjavanje koluta nalepk in folije, • prozorno okence za spremljanje stanja, • samodejno nastavljanje folije za tiskanje, • enostavno povezovanje. Vir: LEOSS, d. o. o., Dunajska c. 106, 1000 Ljubljana, tel.: 01 530 90 20, faks: 01 530 90 40, internet: www.leoss.si, e-mail: leoss@leoss.si, g. Gašper Lukšič Preactor International napoveduje krepko rast v letu 2009 Preactor International, vodilna svetovna programerska hiša, specializirana za planiranje in razvrščanje opravil, napoveduje nadaljevanje neprekinjene rasti na osnovi dobrih prodajnih rezultatov v letu 2009. Rezultati kažejo 11-odstotno povečanje neto prihodkov glede na leto 2008, ki je bilo za Preactor prav tako izjemno. Letos je Preactor kupilo že več kot 100 podjetij. Med njimi so mnoga znana imena, kot Imperial Tobacco, Abbott Pharmaceuticals, Alstom Transport Services Traincare, Catalent, LSG Skychefs in Samsung Electronics. Mike Novels, CEO Preactor International, je opisal rezultate: »Pričakovali smo upočasnitev povpraševanja po naši programski opremi in storitvah, v resnici pa se je zgodilo ravno nasprotno. Podjetja, ki še lahko investirajo, se hočejo osredotočiti na bistvene točke poslovanja, v katerih so lahko produktivnejša in bolj tekmovalna. Preactorju je to koristilo.« Gartner v najnovejšem poročilu napoveduje, da bo globalna potrošnja za IT v letu 2009 padla za 6 %, znotraj tega segmenta programske opreme pa za 1,6 %. Ostale neodvisne raziskave so pokazale, da bodo rešitve za napredno planiranje in razvrščanje (Advanced Planning and Scheduling-APS) ključni element za mnoga proizvodna podjetja pri njihovih naporih, da bi postala gibčnejša ter učinkovitejša pri odzivanju na nagle spremembe povpraševanja. Ob recesiji na trgu bodo podjetja z uporabo rešitev, kot je APS, v prednosti in bodo povečevala tržni delež. Pri tem je najbolj pomembno, da Preactor dobro deluje v povezavi s programskimi opremami, kot so sistemi ERP in MES, ter ostalimi aplikacijami za poslovno uporabo, pri čemer povezuje zaledne sisteme s proizvodnjo. Ne samo, da se izogiba mentaliteti 'iztrgaj in zamenjaj', vključno z visokimi nabavnimi stroški in znatnimi motnjami poslovanja, Preactor v mnogih primerih dejansko pomaga doseči boljše rezultate predhodnih IT-investicij, in zato tudi boljše vračanje vložka. Dosežki Preactorja so zares izraziti v proizvodnji pakiranega potrošniškega blaga, hrane in pijač, embalaže in kompleksne visokotehno-loške opreme. Mike Novels dodaja: "Vse več IT-podje-tij sodeluje z nami zaradi združevanja moči svojih programskih rešitev s Pre-actorjevimi. Nadaljujemo z iskanjem priložnosti za rast v tej smeri. Krepimo odnose z drugimi podjetji, ki imajo podobno tržišče. To je smiselno zanja in za nas." Potrditev povedanega je rekordna udeležba na letnem mednarodnem srečanju Preactorjevih partnerjev, kjer ^fr I N T reactor ternational se je zbralo več kot 100 ljudi iz 29 držav z namenom, da gradijo svoj uspeh. Valerie Goulevitch, direktorica marketinga, dodaja: "Odziv naših partnerjev je ohrabrujoč. Pojavljajo se novi trgi, kot so Kitajska, Brazilija in Indija. Ti so že iz recesije in ponovno rastejo. Poleg njih tudi trgi, ki jih je kreditni krč najbolj prizadel, kažejo možnost za več projektov, še posebej v okviru multinacionalk s tovarnami po celem svetu. Slednjim daje zaupanje naš globalni doseg, ki ga zagotavlja lokalna podpora." Mihael Krošl, zadolžen za razvoj poslovanja s Preactorjem v Sloveniji, dodaja: "Podjetja iz Slovenije so močno vpeta v svetovno gospodarstvo, zato je prav, da imajo na izbiro vsa programska orodja in prakse, kot jih imajo njihovi globalni konkurenti. Z lokalno ponudbo svetovno priznane programske rešitve in z domačim znanjem o upravljanju oskrbnih verig že skoraj deset let pomagamo domačim podjetjem, da so bolj produktivna in tekmovalna." Vir: INEA, d. o. o., Stegne 11, 1000 Ljubljana, Slovenija, telefon: 01/513 8130, 513 8100, faks: 01/513 8170, http://www.inea.si, Mihael Krošl, e-mail: mihael.krosl@inea.si Inovacije, razvoj, tehnologije v dveh dneh seje na Industrijskem forumu IRT 2009 družilo in tkalo nove vezi več kot 250 strokovnjakov, ki so lahko prisluhnili več kot 50 prispevkom o strokovnih, inovacijskih in tehnoloških dosežkih domačega znanja zadnjih nekaj let. Obforumu se je predstavilo tudi večdeset podjetij iz industrije, ki so na razstavnih prostorih na ogled postavili svoje najnovejše dosežke. Udeleženci so se strinjali, da je zaradi gospodarske krize še toliko pomembnejše druženje na dogodkih, saj se na njih sklene veliko novih poznanstev, ki omogočajo izmenjavo mnenj, izkušenj in znanj, pogosto pa pomenijo tudi začetek uspešnega sodelovanja. Zato snovalci revije IRT3000 na krilih uspeha prvega foruma in v ustvarjalnem sodelovanju z industrijo pripravljajo Industrijski forum IRT 2010. ^^ ^^ ^ industrijski I^^^P Poirto i^^ž, 7. in 8. junij 2010 www.forum-irt.si Dodatne informacije in prijava na dogodeic: Industrijski forum IRT 2010, Motnica 7 A, 1236 Trzin I tel.: 01/60010001 faks: 01/600 30011 e-pošta: info@forum-irt.si I www.forum-irt.si Laboratorij za mehatroniko Višje strokovne šole Tehniškega šolskega centra Kranj Laboratorij za mehatroniko je bil ustanovljen leta 2005 ob začetku višješolskega izobraževanja mehatronikov v Kranju. Z najsodobnejšo opremo omogoča izvedbo vaj, poskusov in raziskav na področju fluidne tehnike, elektropogonov, procesne tehnike, robotike in kompleksnih mehatronskih sistemov. Poleg dela s študenti sodelujemo tudi s podjetji in drugimi izobraževalnimi ter raziskovalnimi ustanovami. Slika 1. Laboratorij za mehatroniko VSŠ TŠC Kranj Predstavitev Tehniškega šolskega centra Kranj Zavod Tehniški šolski center (TŠC) Kranj je sestavljen iz štirih organizacijskih enot: Strokovna in poklicna šola (SiPŠ), Tehniška gimnazija (TG), Višja šola (VŠ) in Medpodjetniški izobraževalni center (MIC). Poleg rednega se izvaja tudi izredno izobraževanje. Šolski center ima dolgo in zanimivo tradicijo. Leta 1941 so Nemci ustanovili poklicno šolo za kovin-skopredelovalno industrijo »Berufsschule für Metall Industriegewerbe« za potrebe tovarne sestavnih delov za letalsko industrijo. Delovala je na mestu kasnejše tovarne Iskra Kranj. Leta 1946 sta nastali Nižja industrijska šola (vajenci) in Višja industrijska šola (tehniki), ki sta izobraževali za poklice strojništva in elektrotehnike. Leta 1951 sta bili združeni Industrijska šola Iskra in Puškarska šola Kranj. Leta 1962 je nastal Šolski center Iskra Kranj. V letih od 1963 do 1967 je bil na šoli po en celoten razred dijakov iz Afrike in Azije. V sedemdesetih letih je bilo na poklicni in tehniški šoli okrog 700 dijakov, v osemdesetih pa že nad 1300. Leta Slika 2. Delo s študenti 1985 se je odprla šola na sedanji lokaciji na Zlatem polju. Leta 1992 je nastala Srednja elektro in strojna šola Kranj, leta 2005 pa zavod Tehniški šolski center Kranj. Skupno število dijakov, študentov in zaposlenih je več kot 1600. V TŠC Kranj se je leta 2005 začelo izobraževanje mehatronikov na srednji poklicni (IV. st.) in na višješolski stopnji (VI. st.), naslednje leto pa še na tehniški (V. st.). Na poklicni stopnji letos opravlja zaključni izpit tretja generacija dijakov, na višji pa je diplomiralo preko 60 študentov rednega in izrednega študija. Glede na število vpisanih študentov, ki bi teoretično lahko diplomirali, je to malo. Težava je namreč v t. i. »fiktivnem vpisu«, ko se samo zaradi statusa študenta v prvi letnik rednega brezplačnega študija lahko vpišeta tudi 2/3 »študentov«, ki nimajo namena študirati me-hatronike, ampak le izkoristiti ugodnosti statusa študenta. Tako letnik obiskuje 25 študentov namesto 70 vpisanih. Vendar to ni tema tokratnega članka. Karakteristike laboratorija za mehatroniko TŠC Kranj V laboratoriju potekajo izobraževanja, raziskave in eksperimentalno delo na naslednjih področjih: - pnevmatika in hidravlika, - vakuumska tehnika, - krmiljenje elektromotorjev, - krmiljenje strege in montaže, - krmiljenje procesne tehnike in robotika. Na srednješolskem nivoju gre za uvajanje v industrijsko okolje, na višješolskem pa za reševanje zahtev sodobne industrije s teoretičnimi primeri in praktičnimi aplikacijami. Opremo za ta izobraževanja smo pridobili od Ministrstva za šolstvo in šport RS, z nakupi iz lastnih sredstev in velik del z donacijami podjetij PS Logatec, Siemens Slovenija, SMC Trebnje, Festo Trzin, Kladivar Žiri, TIO in Hypex Lesce, Institut Jožef Stefan Ljubljana, Becker-Šraml, Omron-Miel, OPL Trzin in druga. Iz donirane opreme smo sestavili učne pripomočke z visoko didaktično in hkrati profesionalno vrednostjo, kot so npr. električne učne plošče. Unikatna učila - EUP Električne učne plošče EUP so nastale na pobudo in po načrtih g. Janka Šinka ob pripravah na višješolski študij mehatronike. Razvoj je potekal od prve, začetne plošče do največjega števila sedmih plošč, ki se je danes racionaliziralo v treh ploščah, ki s svojo konfiguracijo zadovoljujejo vse potrebe. Sestavljajo jih izključno profesionalne industrijske komponente, podarjene v didaktične namene. Glede na nivo zahtevnosti so poimenovane: EUP1, EUP2 in EUP3. EUP1 je namenjena enostavnim kr-miljem pnevmatike, elektromotorjev in hidravlike ter preizkušanjem sistemov izklopa v sili. Na njej je krmilnik MFD Titan, ki predstavlja tudi vmesnik HMI. EUP2 je namenjena zahtevnejšim regulacijskim sistemom in sodobnim mami in novostmi. Pri aplikaciji hidravličnega robota sodelujemo z Institutom Jožef Stefan. Vakuumska tehnika Primerjava in analiza različnih izvorov vakuuma in različnih prijemal omogočata celovito spoznavanje tega v avtomatizaciji vedno bolj aktualnega področja. Z vakuumsko črpalko Becker izvajamo tudi poskuse in raziskovalno delo na področju vakuumske tehnike. Slika 3. Električna učna plošča načinom vodenja vseh vrst elek-tromotornih pogonov. Na njej je frekvenčni pretvornik Control Technics in modularni krmilnik Beckhoff. Za vodenje več osi hkrati se lahko več učnih plošč poveže z industrijskimi komunikacijami v enoten sistem. EUP3 je namenjena spoznavanju elektrotehniških in elektronskih sklopov, močnostni elektroniki, programiranju PLK, industrijskim komunikacijam in regulacijski tehniki. Na njej sta krmilnik Siemens S7/300 in frekvenčni pretvornik Emerson. Pnevmatika in hidravlika Osnovna in nadaljevalna izobraževanja izvajamo na opremi Festo in Kladivar s podporo učne plošče EUP-1. Slušatelje seznanimo z osnovami fluidne tehnike, z naprednimi te- Slika 5. Strega in montaža - postaje MPS Slika 4. Krmiljenje elektromotorjev Slika 6. Strega in montaža - postaja MAP Slika 7. Postaja za procesno avtomatizacijo PA Krmiljenje elektromotorjev Izvajamo krmiljenje vseh vrst elektromotorjev: enosmernih, enofaznih, trifaznih, koračnih, servo in linearnih preko učnih plošč EUP-2 in EUP-3. Od teoretičnih vaj preidemo do praktičnih aplikativnih primerov za industrijo. Električne učne plošče omogočajo tako študij lastnosti motorjev, ki jih študenti spoznajo na predavanjih, kot tudi hiter priklop povsem konkretnih industrijskih aplikacij. Krmiljenje strege in montaže Izobraževanje na teh področjih izvajamo z didaktičnimi postajami MPS Festo in MAP SMC s podporo EUP-2 in EUP-3. Študenti spoznajo komponente postaj v prvem letniku, v drugem letniku pa se ukvarjajo s sistemsko mehatroniko. Postaje predstavljajo pomanjšano avtomatizirano proizvodno in montažno linijo, kjer študenti spoznajo sistemski pristop k sestavi, programiranju, zagonu, nadzoru in vzdrževanju kompleksnih mehatronskih sistemov. V laboratoriju je tudi tridimenzionalni simulator celotnega sistema, ki omogoča naprednejše postopke načrtovanja takih sistemov, saj študenti lahko v timskem delu vzporedno obdelajo različne faze načrtovanja in analiziranja sistema. Postaja MAP omogoča tudi simulacijo napak in zastojev v procesu montaže. Krmiljenje procesne tehnike Na kompaktnih postajah za procesno tehniko Festo MPS PA izvajamo vaje iz krmiljenja nivoja tekočine z ultrazvočnim senzorjem, pretoka s senzorjem pretoka in proporcionalnim ventilom, tlaka in temperature. Krmiljenja izvajamo preko PID-regulatorja, PLC-krmilnika aliCPX/FEC-ven-tilskega otoka s FED-zaslonom. Vaje omogočajo spoznavanje osnov krmilne in regulacijske tehnike in nadzora (HMI in Slika 8. Robotska celica SCADA) kot tudi zahtevne simulacije procesov v industriji. Robotika Robotska obdelovalno-montažna celica ima šestosni industrijski robot. Na njem so pnevmatska in vakuumska oprema ter izmenjevalnik orodij. Celica je zasnovana zelo široko, saj izkorišča vse možnosti aplikacij robotske roke: montaža, obdelava, varjenje, Na njej se izmenjujejo vakuumska prijemala, rezkarji in brusilniki s pnevmatskimi motorji, dvo-in triprstna prijemala, laserska animacija varjenja ter tipalo položaja. V bližnji prihodnosti nameravamo v okviru razpisanih diplomskih nalog obstoje i sistem še dodatno nadgraditi z namestitvijo zunanje osi, kamere in 3D laserskega senzorja. Vizija razvoja laboratorija Na področju razvoja učnih plošč EUP je v kratkem pričakovati njihovo vključitev v postaje SCADA in strežnike OPC. Veliko dela je tudi na področju didaktike učnih plošč: priprava kvalitetnih standardiziranih podlag za vaje. Zaradi velike količine opreme z različnih področij mehatronike in predvsem želje po kvalitetnem izobraževanju se bo laboratorij razširil na tri enote: Fluidna tehnika, Elek-tropogoni in Robotika s CNC-stroji. Tomaž Štular, univ. dipl. inž. TŠC Kranj Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo, Laboratorij LASIM, Ministrstvo za visoko šolstvo, znanost in tehnologijo in Združenje kovinske industrije na GZS Gospodarska zbornica sm^ Slovenije ■■■ ■■P Združenje kovinske industrije najavljajo posvet AVTOMATIZACIJA STREGE IN MONTAŽE 2009 - ASM '09 v sredo, 11. 11. 2009, od 9.00 do 17.00 ure v prostorih GZS, Dimičeva ulica 13, Ljubljana. Fakulteta za strojništvo Univerze v Ljubljani v so-organizaciji MVZT in GZS že tradicionalno prireja letni posvet na temo Avtomatizacija Strege in Montaže — ASM. Posvet Avtomatizacija strege in montaže, ki je edini takšen posvet v Sloveniji, se je uveljavil kot mesto srečevanja, posvetovanja in aktivne izmenjave mnenj strokovnjakov s tega področja, predvsem pa tudi mesto, kjer lahko podjetja predstavijo svoje strokovne, raziskovalne in komercialne aktivnosti na področju širše avtomatizacije, še posebej pa strege in montaže. Vljudno vas vabimo, da se nam pridružite tudi na letošnjem posvetu ASM '09. Več o prireditvi najdete na spletni strani http://www.fs.uni-lj.si/lasim/ASM09/Posvet_ASM09.htm. Prijave sprejemamo na elektronski naslov: asm.lasim@fs.uni-lj.si ali miha.debevec@fs.uni-lj.si ter fax: (01) 47 71 434. Program posveta Pozdravni nagovori Aktualne razmere v panogi, Janja Petkovšek, Združenje kovinske industrije, GZS Predstavitev generalnega sponzorja Motoman Robotec d.o.o., Ribnica Avtomatizirano merjenje okroglosti in premera zvarjenih vencev, Marko Šimic1, Francelj Trdič2, Jure Škvarč2, Niko Herakovič', 1 - FS, UL; 2 - FDS Research d.o.o., Ljubljana-Črnuče Analizator pomika - programska podpora za izračun, izbiro pogonskih komponent, analizo in simulacijo, Danilo Petrič, Peter Skopec, Tehna d.o.o., Ljubljana ROBOTIKA V STREGI IN MONTAŽI ♦ Načrtovanje robotskega delovnega mesta z razvojnim okoljem API, Simon Brezovnik, Miran Brezočnik, Simon Klančnik, FS, UMB ♦ Robotski trk v industrijski aplikaciji, Borut Povše, Darko Koritnik, DAX d.o.o., Trbovlje ♦ ABB SafeMove - nov pristop k zagotavljanju varnosti robotskih celic, Tomaž Lasič, ABB d.o.o., Ljubljana ♦ Robotsko vodenje hidravličnega teleskopskega dvigala, Justin Činkelj, Peter Čepon, Roman Kamnik, Matjaž Mihelj, Marko Munih, FE, UL POVEČANJE UČINKOVITOSTI STREŽNIH IN MONTAŽNIH SISTEMOV TER PROCESOV I. ♦ Vodenje robota z inteligentno kamero - avtomatizacija strojnega procesa, Gašper Zupančič, Tipteh d.o.o., Ljubljana ♦ WiseWELDING - sistem strojnega vida za adaptivno vodenje robota pri varjenju, Robert Modic, Wise Technologies d.o.o., Ljubljana POVEČANJE UČINKOVITOSTI STREŽNIH IN MONTAŽNIH SISTEMOV TER PROCESOV II. ♦ Lean products - gradniki za izvedbo Vitke proizvodnje, Enej Saksida, OPL d.o.o., Trzin ♦ Povečanje zanesljivosti montažnega procesa, Peter Bregar', Niko Herakovič2, Dragica Noe2, 1 - Eti d.d., Izlake; 2 - FS, UL ♦ Izboljšanje obvladovanja proizvodnje z uporabo sprotnih informacij o stanju v proizvodnji, Hubert Golle, Robotina d.o.o., Kozina PODJETJA PREDSTAVLJAJO - PRIMERI IZ PRAKSE ♦ Robotska celica za nanos lepila in vstavljanje vogalnikov na gradbene plošče raster, Hubert Kosler, Aljoša Zupanc, Motoman Robotec d.o.o., Ribnica ♦ Uporaba robotizirane montaže v gradbeništvu - primer robotizirane montaže fasadnih sendvič panelov, razvite v Trimo Trebnje, Danijel Zupančič, Trimo d.d., Trebnje ♦ Industrializacija visoko produktivnih montažnih procesov, Boris Kavčič, Tomaž Bertoncelj, Niko d.d., Železniki Magnetno pulzno varjenje -uporaben postopek za spajanje elementov v mehatroniki ali le za teoretične in laboratorijske raziskave? Janez TUSEK Izvleček: V članku so prikazane nekatere osnovne značilnosti magnetnega pulznega varjenja. V prvem delu so podane osnove magnetizma in magnetnega polja. Shematsko je prikazan princip nastanka mehanske sile zaradi učinkovanja električnega in magnetnega polja. V splošnem je predstavljeno in opisano varjenje z magnetnim pulzom, ki ustvari mehansko silo, potrebno za spajanje dveh elementov v trdnem stanju. Opisani in shematsko sta prikazani dve različni napravi za varjenje po navedenem postopku. Prva naprava služi za varjenje ploščatih varjencev, druga pa za okrogle oziroma pretežno za spajanje elementov iz cevi. Podanih je nekaj praktičnih primerov uporabe varjenja z magnetnimi pulzi. Na koncu pa so navedeni osnovni zaključki iz celotnega članka. Postopek je primeren predvsem za spajanje različnih materialov med seboj, kot sta aluminij in jeklo ali pa baker in jeklo in za spajanje različnih predvsem tankih elementov z debelejšimi, kot so na primer tankostenske cevi na debelejšo cev, razni tanjši pokrovi ali čepi za zapiranje ohišij ter odprtin cevi ali spajanje bakrenih pletenic z bakrenimi čeveljčki in podobno. Ključne besede: magnetno pulzno varjenje, varjenje v hladnem, električno polje, magnetno polje, vrtinčni tokovi, prekrovni spoj, ■ 1 Uvod Vedno večja želja in potreba po uporabi čim lažjih in cenenih produktov praktično na vseh področjih človekovega udejstvovanja sili načrtovalce in proizvajalce opreme, strojev in naprav k iskanju novih materialov in novih izdelovalnih tehnologij. Kljub številnim napovedim v preteklosti o razvoju in uporabi novih umetnih materialov, ki bodo nadomestili kovinske, so se te pro-gnoze uresničile le v manjši meri [1]. Kovinski materiali se še vedno zelo široko uporabljajo pri izdelavi Prof. dr. Janez Tušek, univ. dipl. inž., Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo končnih produktov. Razlogov za to je več. V prvi vrsti gre za tradicijo in splošno prepričanje v javnosti, da so produkti iz kovinskih materialov še vedno najbolj kakovostni in najbolj zanesljivi v delovanju. Po drugi strani velja na tem področju močna tradicija v industriji, predvsem pri vseh izdelovalnih tehnologijah. In ne nazadnje gre tudi za tradicijo in zanesljivost pri spajanju kovinskih materialov v trdno zvezo. Prav tehnike spajanja so pri mnogih produktih široke uporabe odločilnega pomena pri tehnologiji izdelave, funkcionalnosti samega produkta in tudi pri celotnih stroških izdelave. Z optimalno tehnologijo varjenja ali drugimi tehnikami spajanja materialov lahko v mnogih primerih znižamo izdelovalne stroške in maso izdelka ter povišamo produktivnost izdelave. Prav to odlikuje tudi tehnologijo varjenja z magnetnimi pulzi. Celo več: magnetno pulzno varjenje ima za nekatere primere kar nekaj prednosti pred drugimi postopki spajanja. Postopek magnetnega pulznega varjenja se še vedno intenzivno razvija, kar dokazujejo številni patenti in najrazličnejše raziskave po svetu. Številni posamezniki in organizacije so v mnogih državah in tudi mednarodno patentno zaščitili posamezne procese, opremo in pripomočke za magnetno pulzno varjenje [2-5]. Poleg varjenja lahko mehansko silo, ki jo dobimo z magnetnim in električnim poljem, uporabimo tudi za preoblikovanje pločevine, precizno rezanje, stiskanje prahu pri praškasti metalurgiji in podobno [6-10]. ■ 2 Opis magnetnega pulznega varjenja Magnetno pulzno varjenje je sicer poznano že precej desetletij. Njegova praktična uporaba pa pridobiva na pomenu šele v zadnjem obdobju. Prve raziskave postopka in procesov, povezanih z magnetnim pulznim varjenjem, segajo v sredino prejšnjega stoletja v Združene države Amerike in v takratno Sovjetsko zvezo [8-12]. Danes se postopek raziskuje v številnih ustanovah po svetu in uporablja v mnogih podjetjih v najrazličnejših praktičnih aplikacijah. 2.1 Osnove magnetnega polja Nekatere snovi privlačijo elemente iz železa in njegovih zlitin. Tem materialom pravimo magneti. Okoli magneta deluje magnetno polje. Ta pojav imenujemo magnetizem. Smer in jakost delovanja magnetnega polja sta odvisni od lastnosti magneta, njegove usmerjenosti in od velikosti. Magnetno polje ponazorimo z magnetnimi silnicami. Poznamo trajne magnete in elektromagnete. Trajni magneti so lahko naravni ali pa umetni, kar pomeni, da moramo za trajni magnet feromagnetni material zavestno namagnetiti. Feromagnetne snovi so predvsem železo, kobalt in nikelj ter njihove zlitine. Poznamo pa tudi magnetne keramične materiale in magnetne materiale iz skupine redkih zemelj. Poleg feromagnetnih snovi so glede magnetizma poznani tudi paramagnetni in diamagnetni materiali, ki jih ni mogoče trajno namagnetiti. Umetno magnetno polje lahko ustvarimo z električnim poljem. Vsak vodnik, skozi katerega teče električni tok, se obnaša kot magnet. Če magnetno iglo približamo električnemu vodniku, se odkloni od svoje normalne lege. Okrog vsakega električnega vodnika torej deluje magnetno polje. Njegova jakost pada s kvadratom oddaljenosti od vodnika. Smer delovanja magnetnega polja določimo s smerjo prevajanja električnega toka. Magnetno polje okrog vodnika je vedno zaključeno v sebi. To velja tudi, če vodnik ni raven, ampak ovit v enega ali več ovojev v spiralo oziroma v tuljavo. Magnetno polje zvitega vodnika oziroma tuljave je tem močnejše, čim večji električni tok teče skozi vodnik in čim večje je število ovojev. Pri tuljavi z relativno velikim številom ovojev je magnetno polje v sredini enakomerno, pravimo, da je homogeno [13-15]. To dejstvo, da prevajanje električnega toka skozi vodnik povzroči okoli njega magnetno polje, v vsakdanjem življenju zelo pogosto izkoriščamo v številnih napravah, strojih, krmilnih enotah, regulacijskih sistemih in drugje. Zakonitost, da električno in magnetno polje ustvarita mehansko silo, pa pogosto izrabljamo tudi za prenos bremen, za premikanje raznih elementov in tudi za varjenje. Mehansko silo, ki jo ustvarita električno in magnetno polje, imenujemo tokovna ali elektromagnetna sila. To tokovno oziroma elektromagnetno silo lahko pojasnimo s preprosto skico, ki jo vidimo na sliki 1 (levo). Na isti sliki (desno) pa je shematsko prikazan tudi obraten pojav, ko z gibanjem električno prevodnega vodnika v magnetnem polju v vodniku ustvarimo električno polje, okoli katerega prav tako deluje magnetno polje. 2.2 Prikaz opreme in opis principa magnetnega pulznega varjenja Magnetno pulzno varjenje spada v skupino varjenje z mehansko silo brez taljenja. Spoj nastane zaradi velike specifične sile enega varjenca proti drugemu. Princip nastajanja spoja je skoraj enak principom pri eksplozijskem varjenju in delno pri varjenju z ultrazvokom. V vseh treh primerih nastane spoj v trdnem stanju. Predvsem pri eksplozijskem varjenju in magnetnem pulznem varjenju pride v točki spajanja do ogromnih lokalnih tlakov, do lokalnega trenja in popolne porušitve materialov v omejenem območju [16, 17]. 2.2.1 Oprema za varjenje z magnetnimi pulzi Za varjenje z magnetnim pulzom moramo uporabiti namensko opremo. Poseben vir toka, ki zagotovi močan utripni tok, steče skozi tuljavo in povzroči visoko gostoto magnetnega pulza. Magnetno polje v varjencih povroči vrtinčne tokove, ki ovirajo prodiranje magnetnega polja skozi varjence. Kot rezultat magnetnega in električnega polja nastane elektrodinamična sila. Ta premakne en varjenec od tuljave proti drugemu varjencu z visokim pospeškom in z visoko hitrostjo. Shematsko je naprava za varjenje ploščatih varjen-cev prikazana na sliki 2, za varjenje okroglih varjencev pa na sliki 3. Pomembno je, da varjenca ležita drug proti drugemu nekoliko pod kotom, kar pomeni, da se varjenje začne v eni točki in se nato nadaljuje linearno [18, 19]. Nagib enega varjenca proti drugemu naj bi bil skoraj enak kot pri eksplozijskem varjenju. Tudi Slika 1. Osnovni shematski prikaz nastanka tokovne (mehanske) sile z učinkovanjem električnega in magnetnega polja (levo) in prikaz nastanka električnega toka z magnetnim poljem in z mehansko energijo (desno). F -smer delovanja mehanske sile, v - smer gibanja vodnika. Slika 2. Shematskiprikaz naprave za magnetno pulzno varjenje ploščatih var-jencev; 1 - situacija pred varjenjem, 2 - situacija med varjenjem, 3 - zvarjena varjenca po varjenju [18] sami procesi ob začetku varjenja in pri nastajanju vara so v veliki meri podobni eksplozijskemu varjenju. Osnovni princip delovanja naprave za varjenje z magnetno silo je mogoče pojasniti s sliko 2 in sliko 3. Na sliki 2.1 vidimo začetno stanje pred varjenjem. V tem trenutku spustimo skozi navitje visokojakostni utripni tok, ki ga zagotovi konden-zatorski vir. Okoli tuljave deluje magnetno polje, ki v varjencih ustvari vrtinčne tokove in ti ponovno svoje lastno magnetno polje. Obe magnetni polji pa povzročita mehansko silo. Na sliki 2.2 je prikazan premik obeh varjencev med varjenjem od tuljave proti drugemu varjencu. Na sliki 2.3 vidimo izdelan zvarni spoj, ki je na- stal v trdnem stanju. Linija spoja je valovita, kar je razvidno tudi s slike. Podobno napravo za magnetno pulzno varjenje cevastih varjencev vidimo shematsko prikazano na sliki 3. Razlika je samo v obliki tuljave in v obliki njenega jedra. Princip varjenja in vrsta uporabljene energije pa sta popolnoma enaka. Običajno na ta način spajamo dve tankostenski cevi s prekrovnim ali celo skladovnim spojem. Postopek je najbolj primeren za zvarjanje cevi iz različnih materialov, ki se s taljenjem slabo varijo. Iz prikazanega sledi ugotovitev, da morajo biti tuljave za ustvarjanje magnetne mehanske sile, ki jo potrebujemo za varjenje, prilagojeno obliki varjencev, ki jih spajamo. 2.2.2 Osnovni principi procesov pri varjenju z magnetno pulzno silo Procesi, ki potekajo med varjenjem z magnetno pulzno silo, so izjemno zapleteni in še dokaj neraziskani. To je tipičen fizikalni problem, ker energija in material učinkujeta izjemno intenzivno. Med varjenjem uporabljamo energijo v različnih oblikah. Kot osnovi vir uporabljamo električni tok, ta ustvari magnetno polje in ta mehansko silo, ki učinkuje na material. Pogosto pa v procesu pri obravnavanem postopku spajanja nastopata dva materiala z zelo različnimi fizikalnimi in metalurškimi lastnostmi. Prav te lastnosti dveh različnih materialov pogosto zapletejo izbiro optimalnih parametrov varjenja. Nekatere procese pa lahko popišemo z znanimi matematičnimi zapisi. Vrtinčne tokove I v A, v varjencu in tlak p v N/mm2 lahko popišemo z enačbama (1) in (2) V X I = - K dB\ dt (1) kjer je k električna prevodnost v n-1^ m-1, B je gostota magnetnega polja v Vs/m2 in t čas v s. p (Bi - BBi 1 () ■ \ 1- et ^2k/5) (2) kjer je Bo v Vs/m2 gostota magnetnega fluksa v prvem varjencu in B1 v Vs/m2 gostota magnetnega fluksa v drugem varjencu, ^ je relativna magnetna permeabilnost. To je snovna konstanta, ki opisuje vedenje snovi v magnetnem polju. 5 ^ rnKfi , kjer sta k in y že poznana in je (Ü kotna frekvenca spreminjanja magnetnega polja v s-1. Toplotno energijo, ki se ustvari zaradi pretoka vrtinčnih tokov, popišemo z enačbo (3) Slika 3. Shematski prikaz naprave za magnetno pulzno varjenje cevi in drugih okroglih profilov [18] iK (3) Iz enačbe 1 lahko sklepamo, da je jakost vrtinčnih tokov odvisna od prevodnosti varjenca in od gostote magnetnega pretoka. Čim večja je prevodnost varjencev in čim višjo gostoto magnetnega pretoka uporabimo, tem večji vrtinčni tokovi nastopijo. Podobna ugotovitev sledi iz enačbe 2. Magnetna sila oziroma tlak se povečuje z jakostjo magnetnega pretoka in z zmanjševanjem permeabilnosti. Ogrevanje varjencev z joulsko toploto se povečuje z večanjem jakosti električnega toka in z zmanjševanjem električne prevodnosti, kar je popisano z enačbo (3) [19]. Mikrostruktura materiala se v točki spajanja popolnoma poruši. V okolici spoja se zgostijo in zagozdijo številne dislokacije z različno usmerjenostjo in različno lego. Lokalni tlak v točki spajanja na začetku varjenja povzroči celo izbrizg dela materiala iz spodnjega varjenca. Na ta način začne nastajati valoviti spoj. Takoj po izbrizgu, v začetku varjenja, zgornji material prehiti ta izbrizg in ga pokrije. To je prva perioda spoja. Nekaj materiala pa se iz spoja lahko tudi izbrizga, kar je po varjenju mogoče opaziti na spoju. Z izbrizgom pa lahko iz površine obeh varjencev odstranimo nečistoče. Z nadaljevanjem se opisani proces periodično nadaljuje. Najpogosteje varimo skladove ali prekrovne zvarne spoje. Varjenci so lahko v obliki pločevine, cevi ipd. Običajno varimo skupaj dva varjenca. Eden je lahko fiksen, drugi pa gibljiv, običajno pa sta gibljiva oba. Osnova Slika 4. Prikaz makroobrusov zvarnih spojev iz jekla (levo) in aluminija (desno), izdelanih z magnetnim pulznim varjenjem [18] je, da varjenca stisnemo skupaj z zelo visoko hitrostjo, ta znaša tudi do 103 m/s. Pomembno je, da sta varjenca drug proti drugemu nagnjena za kot Y, ki naj ima vrednost okoli 30°. Za nastajanje spoja so zelo pomembne fizikalno-metalurške lastnosti materialov, ki jih varimo. Za uspešen nastanek spoja morajo biti izpolnjeni naslednji pogoji: hitrost varjenja mora ustrezati lastnostim materialov in neenačbama 4 in 5 ter enačbi 6: v > 1,14 siny 7 Hv P = v . siny n 7 v > 1,96 v sin v = C sin (4) (5) (6) kjer je y kot med varjencema, p v g/ cm3 gostota materiala, ki ga varimo, in C v cm/s hitrost zvoka v vakuumu. Iz zgornjih matematičnih zapisov sledi, da je potrebno za vsak mate- Slika 5. Prekrovno spojene cevi iz enakih in različnih materialov, varjene z magnetno pulzno silo [25] rial izbrati pravi kot in ustrezno silo stiskanja. Pri varjenju barvnih kovin z nizko temperaturo tališča pride v točki spajanja do tališča materiala. To pomeni, da se tvorijo nove zlitine ali spojine ali pa le nove kristalne strukture. Na sliki 4 sta prikazani dve mikrostrukturi spojev, izdelanih z magnetnim pulznim varjenjem. Na levi je prikazan spoj iz dveh jeklenih varjencev in na desni iz dveh aluminijastih varjencev. Pri natančni analizi makroobrusa spoja (slika 4) opazimo, da linija spajanja ni popolnoma ravna, ampak poteka valovito z neko periodiko. Parametri valov na liniji spajanja so odvisni od velikosti zrn materiala, ki ga varimo, in od varilnih parametrov. Pri varjenju aluminija znaša perioda nihanja valov spoja okoli 20 pm in amplituda okoli 10 pm. Pri varjenju jekel pa je amplituda linije spoja mnogo nižja in perioda mnogo večja. V obeh primerih vidimo deformacijo zrn okoli linije spajanja. Pri podrobni analizi tega območja bi dejansko lahko ugotovili procese in zakonitosti, kot smo jih napisali zgoraj. Prizadeto območje okoli linije spajanja je široko okoli 20 pm in je odvisno od vrste materiala, velikosti kota med varjencema, zlasti pa od velikosti sile stiskanja. Na njeno velikost pa vplivata velikost tuljave in jakost električnega toka, ki se pretaka skozi tuljavo, kar smo zgoraj že zapisali in popisali tudi z enačbami. ■ 3 Možnosti uporabe magnetnega pulznega varjenja Raziskave varjenja z magnetnimi pulzi potekajo na številnih inštitutih, univerzah in drugih inštitucijah po svetu [1-18]. Uporaba tega postopka Slika 6. Prikaz spojev med aluminijem in bakrom [20 (levo), 23 (desno)] Spoja izdelana z magnetno pulzno silo X 15 mm / Slika 7. Primer uporabe magnetnega pulznega varjenja za izdelavo ohišij filtrov za gorivo za motorje z notranjim zgorevanjem [22] se je v zadnjem obdobju razširila na številne aplikacije. Najpogosteje se uporablja za spajanje mehatronskih elementov, za zapiranje raznih manjših ohišij, za zvarjanje različnih cevi med seboj, za ohišja raznih senzorjev, za zvarjanje avtomobilskih vrat iz različnih materialov in drugje. Na sliki 5 so prikazane med seboj zvarjene cevi s prekrovnim spojem in iz različnih materialov. To so najpogosteje polizdelki, ki jih nato uporabimo za predelavo v druge produkte. Na sliki 6 pa so spoji, izdelani iz bakra in aluminija. Ti dve kovini imata zelo različne kemično-metalurške lastnosti. Razlikujeta se v kristalni strukturi, velikosti in obliki kristalne rešetke, v temperaturi tališča, toplotnem raztezku in še v številnih drugih lastnostih. Vse te razlike otežujejo spajanje aluminija in bakra s taljenjem po klasičnih postopkih varjenja. Z novejšimi postopki varjenja s taljenjem, kot je elektronski snop, pa prej omenjena materiala lahko zvarimo. Na sliki 7 vidimo konkreten izdelek, spojen z magnetnim pulznim varjenjem. Prikazan je zunanji videz filtra za tekoče gorivo za motorje z notranjim zgorevanjem in delen presek ohišja takšnega filtra. Ohišje filtra je kratka tankostenska cev, v kateri je filter. Ta cev je z obeh koncev zaprta s pokrovom. Varjenje med ohišjem in obema pokrovoma je bilo izvedeno v hladnem, z magnetno pulzno silo. Spoj je izdelan brez deformacij in skoraj brez zaostalih napetosti. Naj bo: Spoja, izdelana z magnetno pulzno silo. Na sliki 8 vidimo nekaj primerov električnih kablov, ki so privarjeni na bakreni čeveljček za prenos električnega toka. Tudi v tem primeru je bilo za spajanje uporabljeno magnetno pulzno varjenje. Poleg navedenih in slikovno prikazanih bi lahko navedli še kar nekaj primerov. Naj na tem mestu omenim le še možnost spajanja z obravnavanim postopkom, na primer vrat za avtomobile, izdelanih iz jekla in aluminija. Magnetno pulzno silo lahko uporabimo za spajanje in preoblikovanje pločevine pri izdelavi vrat. Z uporabo te tehnologije lahko prihranimo tudi do 35 % pri masi enih vrat za srednje velik osebni avto [24]. ■ 4 Zaključne ugotovitve Na koncu članka lahko zapišemo nekaj bistvenih ugotovitev. Postopek je primeren za medsebojno zvarjanje različnih zelo slabo varivih materialov. Zvarjamo lahko različno debele materiale v hladnem, brez taljenja. Postopek ima kar nekaj zelo ugodnih lastnosti. Slaba lastnost postopka je, da je zanj potrebna zelo draga oprema in da mora biti v večini primerov oblika tuljave prilagojena obliki varjencev. V članku so prikazane nekatere uporabne aplikacije tega postopka v praksi, toda kljub temu lahko zapišemo, da marsikateri raziskovalec na varilskem področju ta postopek zavrača kot neuporaben in premalo zanesljiv [26]. Kot razlog navajajo drago opremo, prilagoditev oblike tuljav obliki varjencev, potrebno visoko magnetno poljsko jakost, ki vpliva na okolico, relativno nizko produktivnost postopka. Literatura [1] [2] Slika 8. Primeri spojev med bakreno pletenico in bakrenim čeveljčkom, izdelanih z magnetnim pulznim varjenjem [20] J. Triglav: Revolucija materialov, Življenje in tehnika, vol. 45 (1994), september, p. 24-34; prevod: National Geographic. http://www.freepatentsonline. com/7364062.html; Magnetic pulse welding of steel prop-shafts, United States Patent 7364062, 2008. [3] http://www.patentstorm.us/ patents/6779550/claims.htm; Magnetic pulse welder pressure canister - US Patent 6779550, 2004. [4] http://brevets-patents.ic.gc.ca/op-ic-ipo/cpd/eng/patent/2421004/ summary.html; Apparatus for securing a yoke to a tube using magnetic pulse welding techniques, Canadian Patents Database, 2002. [5] ttp://www.wipo.int/pctdb/en/ wo.jsp?wo=1987005245; V. A. Chudakov, Device for centring cylindrical parts during magnetic pulse welding, PCT/ SU1986/000021- European Patent Office, 1987. [6] http://www.pstproducts.com/. [7] F. M. Song, X. Zhang, Z. R. Wang and L. Z. Yu: A study of tube electromagnetic forming, Journal of Materials Processing Technology, vol. 151, 1-3, 2004, 372-375 [8] I. V. Belyy, S. M. Fertik, L. T. Khimenko: Electromagnetic Metal Forming Handbook. A Translation of The Russian Book: Spravochnik po Mag-nitno-impul'snoy Obrabotke Metallov. Translated By M. M. Altynova, Material Science and Engineering Dept., Ohio State University, 1996. [9] E . S. Karakozov: Magnitno-impulsnija svarka metallov, Me-tallurgija, Moskva 1979. [13] [10] http://www.dana.com/techno-logy/innovative/default.shtm #magpulse. [11] H. P. Furth: Production and use of high transient magnetic fields. Review Science Instruments, vol. 27, 195-219, 1956. [12] A. Weber: Magnetic pulse Technology Attracts New Users, Assembly vol. 36 (2002) avgust. H. Steingroever: Magnetisieren, Entmagnetisieren und Kalibr-iren von Permanent - Magnetsistemen. Magnet - Physik, dr. Steingroever nGmbH, Köln, 1988. H. Steingroever: Magnetissche Messungen mit dem Fluxmeter. Magnet - Physik, dr. Steingroever nGmbH, Köln, 1988. C. P. Kumar, A. Pramanik: Analytical Estimation of Magnetic Field and Arc Velocities in a Walkie Edgar Spark Gap Device. IEEE, Transactions on Magnetic, vol. 31, 1, 1995. [16] M. Koschling, M. Veehmayer, D. Raabe: Production of Steel-Light Metal Compounds with Explosive Metal Cladding; Proceeding of the 3 International Conference »High Speed Forming« Dortmund, 2008, p. 23-32. [17] http://books.google.com/boo ks?id=GFXJi6vb6AcC&pg=PA 607&lpg=PA607&dq= Princi ple+of+Explosion+Welding& source=bl&ots=5XXU6bAsz 1&sig= QcvDC4wxAFLx4TV uAWLh5xb4WeQ&hl=en&ei [14] [15] =AYqnSpnnEMGOsAbHlazu Cw&sa=X&oi=book_result&ct =result&resnum=1#v=onepage &q=&f=false. [18] V. Shribman: Take advantage of the new magnetic pulse welding process. Svetsaren, vol. 56, (2001), 2-3, p. 14-16. [19] T. Aizawa, M. Kashani, K. Oka-gawa: Application of Magnetic Pulse Welding for Aluminium Alloys and SPCC Steel Sheet Joints, Welding Journal, vol. 86 (2007) May, p. 119s-124s. [20] http://www.bil-ibs.be/FR/ Recherche/Recherche_2008_ SOUDIMMA.htm. [21] V. Shribman: Magnetic Pulse Welding for Dissimilar and Similar Materials, Proceedings of the 3 International Conference »High Speed Forming 2008«, Dortmund, 2008, p. 13-22. [22] V. Shribman: Solid State Welding by Magnetic Pulse, Pulsar Ltd. Magnetic Puse Solutions, P. O. Box 421 Yavne 81103, Israel. [23] http://www.morasco.com/prod-ucts.html. [24] http://weldingmag.com/ar/ wdf_78452/. [25] www.indiamart.com/com-pany/1059373/products.html. R. Maeriches: The Liburdi Group of Companies Canada: Ustne konsultacije na sejmu »Schweißen und Schneiden«, Essen, 2009. [26] Magnetic pulse welding; useful technique for joining of elements in mechatronics or just for theoretical and laboratorial research? Abstract: Article surveys some basic characteristics of magnetic pulse welding. The first part presents the basics of magnetism and magnetic field. The principle of mechanical force is schematically shown as a result of the electrical and magnetic field. The magnetic pulse welding is presented in general, with the creation of mechanical force, which is needed for joining of two elements in hard state. Two apparatus for magnetic pulse welding are schematically shown and described. The first is used for welding of sheet parts and the second for joining of round parts i.e. mainly joining of pipes. A few practical examples of welding with the magnetic pulse are presented. At the end of the paper main conclusions are presented. This welding technique is especially suitable for joining of different materials together, like aluminium to steel or copper to steel and for joining of thin elements to thicker one, like for instance thin walled pipes to thicker pipe, different thinner covers or studs for closing of housing and pipe openings, or for joining of copper wicker with copper shoes and similar. Keywords: magnetic pulse welding, welding in cold, electrical field, magnetic field, eddy currents, overlap joint, Krožni cevni lok kot merilnik pretoka zraka Patricija KOSUTA ROBBA, Jože KUTIN, Ivan BAJSIČ Izvleček: V prispevku je predstavljena možnost uporabe kolenskega krožnega cevnega loka za merjenje pretoka zraka. Fizikalno teoretično izhodišče za popis delovanja kolenskega merilnika pretoka temelji na teoriji prostega vrtinca. Meritve so bile opravljene s tremi krožnimi cevnimi loki, ki so se geometrijsko razlikovali glede na radij ukrivljenosti loka in lego odjemov statičnega tlaka. Rezultati meritev z opredeljeno analizo merilne negotovosti kažejo na dobro ujemanje s teoretičnimi napovedmi. Ključne besede: kolenski merilnik pretoka, krožni cevni lok, prosti vrtinec, merilna negotovost ■ 1 Uvod Kolenski merilnik pretoka oz. krožni cevni lok (v nadaljevanju KC-L) sodi med merilnike, ki kot izhodni signal v odvisnosti od pretoka tekočine ustvarjajo razliko statičnega tlaka. Primarni zaznavalni element je kro- Slika 1. Zgradba krožnega cevnega loka Patricija Košuta Robba, univ. dipl. inž., dr. Jože Kutin, univ. dipl. inž., izr. prof. dr. Ivan Bajsic, univ. dipl. inž., vsi Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo žni cevni lok, skozi katerega teče merjeni tok tekočine, na zunanjem in notranjem obodu pa so izvedeni odjemi statičnega tlaka. Slika 1 prikazuje primer 90-stopinjskega krožnega cevnega loka s tlačnimi odjemi pod kotom Qn =Qz = 45° glede na vstopni prečni presek. Pomembno geometrijsko lastnost krožnega cevnega loka predstavljata še notranji premer cevi D in srednji radij ukrivljenosti kolena R oz. njuno razmerje R/D. Sekundarni del merilnika predstavlja merilnik razlike statičnih tlakov na zunanjem in notranjem obodu pretočne cevi. Izhodna tlačna razlika je v primeru turbulentnega režima toka kvadratno odvisna od pretoka skozi cevno koleno, poleg tega pa nanjo vplivajo tudi gostota tekočine in vstopne tokovne razmere. Glavni vzrok za pojav tlačne razlike je centrifugalna sila, ki deluje na tok tekočine skozi cevni lok (glej poglavje 2). KCL ima širok spekter uporabe, se zlahka montira in vzdržuje ter je uporaben za pretok tekočine v obeh smereh. Če je že vgrajen, ne povzroča dodatne motnje. Omejuje ga dolga natočna cev, ustvarja pa nizko tlačno razliko v primerjavi z ostalimi merilniki pretoka, ki delujejo na osnovi razlike statičnega tlaka. Ideja o uporabi KCL kot merilnika pretoka ni nova, saj prvi objavljeni eksperimentalni rezultati segajo v začetek dvajsetega stoletja. Številni raziskovalci so eksperimentalno raziskovali vpliv različnih parametrov na pretočni koeficient, ki povezuje odvisnost med prostorninskim pretokom in razliko statičnega tlaka (glej npr. [1-3]). Lansford [1] je kot medij uporabljal vodo, preizkušena so bila 90-stopinjska KCL z odjemi tlaka pri 45°, Miller [2] pa je preizkušal z zrakom s koleni različnih prečnih prerezov, kotov ukrivljenosti in leg odjemov statičnega tlaka. Pretočni koeficient pa so izpeljali teoretično Lansford [1] (na podobnih izhodiščih temelji izpeljava v poglavju 2.1) in Bean [4], z numerično analizo razmer v merilniku pa so se ukvarjali Sanches et al. [5] in Rup in Malino-wski [6]. Namen tega prispevka je predstaviti lastne eksperimentalne rezultate pri različnih izvedbah krožnih cevnih lokov v toku zraka z opredeljeno analizo merilne negotovosti. V prispevku so obravnavani merilni rezultati za krožna cevna kolena dveh različnih razmerij R/D in dveh različnih leg tlačnih odjemov. Fizikalna izhodišča za popis toka tekočine skozi krožno cevno koleno in ustvarjanja merilnega učinka so podana v poglavju 2. Merilni sistem in testirani krožni cevni loki so opisani v poglavju 3. Poglavje 4 pa predstavlja merilne rezultate, njihovo primerjavo s teoretičnimi napovedmi in analizo merilne negotovosti. ■ 2 Fizikalna izhodišča C = ' R oz. C = R 2D (10) Slika 2. Sile na elementarni delec tekočine Pretočni koeficient v obliki iz enačbe (10) je uveljavljen v literaturi [1-4, 7]. 2.2 Realne tokovne razmere v krožnem cevnem loku 2.1 Teorija prostega vrtinca Prosti oz. potencialni vrtinec popisuje ravninsko krožno gibanje idealne tekočine. Predpostavimo stacionaren, polno razvit tok nestisljive in nevisko-zne tekočine skozi ravninsko koleno, ki ga omejujeta dve koncentrični steni. Koleno je v horizontalni ravnini. Za takšen tok tekočine je značilno, da so prečne komponente hitrosti enake nič in je edina komponenta hitrosti v usmerjena v obodni smeri kolena. Slika 2 prikazuje elementarni delec tekočine v predpostavljenih tokovnih razmerah. Na delec tekočine v radialni smeri delujeta površinska tlačna sila in volumska centrifugalna sila, kar lahko zapišemo kot ravnotežno enačbo: dp = p — dr r (1) Za potencialni tok v danih tokovnih razmerah velja tudi: Vxv = 0 v + = 0 r dr (2) (3) ^ ^ K v (r ) = - Namesto konstante K lahko porazdelitev hitrosti izrazimo s povprečno hitrostjo tekočine v kot: v (r) = Dv r In R- R (5) Enačbo (5) uvrstimo v enačbo (1), integriramo med notranjim in zunanjim obodom ter tako določimo radialno tlačno razliko na kolenu: Ap = Pz - Pn = C. pv ^ (6) Cp =7 D2 In R, R2 R 2 (7) kjer je Cp tlačni koeficient. Merilno značilnico nadalje izrazimo kot povezavo med prostorninskim pretokom qv in tlačno razliko Ap: = AdV = AdC^ 2Ap C= C (8) (9) kar popisuje hiperbolično porazdelitev hitrosti tekočine z radijem, ki je značilna za prosti vrtinec: (4) kjer je AD prečni presek pretočnega prereza in C pretočni koeficient. V primeru kolena, ki ima relativno velik radij ukrivljenosti, R >>(D/2) , se izraz za tlačni oz. pretočni koeficient poenostavi v: Realne tekočine so viskozne. Zaradi viskoznosti tekočin in delovanja centrifugalne sile se v KCL pojavijo separacija mejne plasti in sekundarni tokovi, zaradi česar toka tekočine ne moremo obravnavati ne kot ravninski in ne kot stacionarni. Tudi profil hitrosti se vzdolž KCL spreminja. Hitrostno polje je na vstopu v krožni lok pri dovolj dolgi natočni cevi razvito s konstantnim statičnim tlakom po prerezu. Zaradi delovanja centrifugalne sile se tlak na zunanji steni povečuje in ob izravnavi zmanjšuje, na notranji pa zmanjšuje in ob izravnavi povečuje. Tej spremembi sledi hitrostno polje tako, da se območje višje hitrosti pomakne najprej k notranji steni in nato k zunanji [8]. Zaradi delovanja centrifugalne sile se pojavi pozitivni tlačni gradient najprej na zunanji steni krožnega loka in nato na notranji steni. Zaradi viskoznosti tekočine in pozitivnega tlačnega gradienta v obeh področjih prihaja do separacije mejne plasti. Za točko separacije sledi območje povratnega toka. V povratnem toku se oblikujejo večji nepravilni vrtinci, vanj pa se lahko vriva tudi odlepljena mejna plast, ki še poveča vrtinčenje in razširi območje motenj. V KCL je separacija na notranji steni bolj intenzivna zaradi vztrajnosti, ki vleče tekočinske delce navzven v prvotni smeri toka. Do separacije pride tako pri laminarni kot turbulentni mejni p 1 Slika 3. Vrtinčna dvojica v okroglem prerezu, naložena na glavni tok, in območja separacije toka plasti, vendar je laminarna mejna plast bolj podvržena separaciji. Poleg tokovnega režima na obsežnost separacije vplivajo še velikost kota med vstopno in izstopno ravnino prečnega prereza KCL, radij ukrivljenosti in hrapavost stene [9]. Večji kot med vstopnim in izstopnim prečnim prerezom KCL ter večja hrapavost stene povečujeta območje separacije, večji relativni radij ukrivljenosti R/D pa ga zmanjšuje. Največji je vpliv relativnega radija ukrivljenosti. Separacija mejne plasti 90-stopinj-skega krožnega loka se pojavi za vrednosti R/D, manjše ali enake 1,5 [10]. Sekundarni tokovi so posledica delovanja centrifugalne sile na mejno plast. V mejni plasti je zaradi nižje hitrosti tudi manjše naraščanje tlaka od notranjega k zunanjemu radiju v primerjavi z naraščanjem tlaka vzdolž osrednjega območja. V osrednjem območju prereza se pojavijo sekundarni tokovi, ki so usmerjeni radialno navzven, v mejni plasti ob steni pa so usmerjeni proti centru ukrivljenosti in oblikujejo vrtinčno dvojico, prikazano na sliki 3. Vrtinčna dvojica naložena na glavni tok, vzporeden z osjo cevi, daje tokovnicam spiralno obliko, ki lahko vztraja še 50 do 75D za krožnim lokom [11]. Poznavanje porazdelitve statičnega tlaka na notranji in zunanji steni krožnega loka je najpomembnejše za uporabo KCL kot merilnika pretoka. Slika 4 prikazuje tipično porazdelitev statičnega tlaka na notranji in zunanji steni vzdolž KCL z dolgo natočno in iztočno cevjo. S slike 4 vidimo, da Slika 4. Tipična porazdelitev statičnega tlaka na zunanji in notranji steni pretočne cevi se najmanjši statični tlak na notranji steni pojavi že nekoliko pred sredino KCL, največji pa nekoliko za sredino KCL. Največjo razliko v statičnem tlaku lahko torej pričakujemo z ustrezno zamaknjenima odjemoma. Vpliv krožnega loka na porazdelitev tlaka na stenah se pozna tudi v natočni in iztočni cevi. Krajšanje na-točne cevi pokvari razviti tok na vstopu v KCL, zato se spremeni porazdelitev tlaka na stenah. Krajšanje dolžine iztočne cevi pod 1,5 D pa poveča pozitivni tlačni gradient predvsem na notranji steni [10]. Separacija mejne plasti s svojo ne-stalnostjo zmanjšuje ponovljivost merilnika, sekundarni tokovi pa spremenijo merjeno razliko statičnega tlaka. Z večanjem razmerja R/D se skušamo izogniti separaciji, a s tem kvarimo merilni učinek. Pri višjih Re-številih pričakujemo boljše ujemanje rezultatov meritev s teoretičnimi napovedmi, saj so tam učinki viskoznosti manjši. Raziskovalci KCL so skušali zajeti lastnosti realnih tekočin s korekcijo pretočnega koeficienta. Po Beanu [4] je za KCL 90° z odjemi pri 45° korekcija pretočnega koeficienta narejena s funkcijo Re-števila: Ckor = R 2 D 1 - 6,5 Re1 (11) ki ima veljavnost v območju 104 < Re < 106za R/D >1,25. Uporaba te enačbe omogoča 4-odstotno točnost neumerjenega merilnika [4]. ■ 3 Merilni sistem Preizkuse smo izvedli na merilni progi s tokom zraka, ki je shematsko prikazana na sliki 5. Preizkušeni KCL je bil vedno nameščen v horizontalni legi na vstopni strani pretočnega sistema, med natočno in iztočno cevjo dolžine 28D. Uporabljene so bile standardne, hidravlično gladke cevi notranjega premera D = 80 mm. Preizkušali smo tri različne izvedbe KCL: z dvema različnima razmerjema Slika 5. Shematski prikaz merilnega preizkuševališča srednjega polmera kolena in premera cevi R/D ter dvema različnima kombinacijama kotov tlačnih odjemov na notranjem in zunanjem loku qn in qz: - R/D = 1,5 s tlačnima odjemoma pri qn = qz = 45°, v nadaljevanju KCL 1,5 z - R/D = 1,25 s tlačnima odjemoma pri qn = qz = 45°, v nadaljevanju KCL 1,25z - R/D = 1,25 s tlačnima odjemoma pri qn » 20° in qz » 70°, v nadaljevanju KCL 1,25 m. Kot referenčni merilnik prostornin-skega pretoka smo uporabili rotacijski plinomer G100 z merilnim območjem od 16 m3/h do 160 m3/h ter razširjeno merilno negotovostjo 0,30 % merjene vrednosti [12]. Tlačna razlika na krožnem cevnem loku je ugotovljena s piezouporov-nim tlačnim zaznavalom z merilnim območjem od 0 do 2000 Pa in razširjeno merilno negotovostjo 1,8 Pa. Pri merjenju smo spremljali tudi temperaturo zraka in tlak okolice, ki sta bila uporabljena za oceno gostote zraka. Preizkusi so potekali pri barometrskem tlaku zraka 975 ± 1 mbar in temperaturi zraka 20,5 ± 0,5 °C. Merilni sistem je bil računalniško podprt. Omogočal je računalniško nastavljanje vrednosti prostorninskega pretoka s pnevmatskim odpiranjem sistema merilnih šob in zajem merilnih signalov. Pri vsakem nastavljenem pretoku sta se v časovni periodi od 2 do 3 min. določali referenčna (»prava«) vrednost prostorninskega pretoka in tlačna razlika na KCL. Za vsako merilno točko je bila nato določena srednja povprečna vrednost pretoka in tlačne razlike ter ocenjen eksperimentalni standardni odmik ali raztros izmerkov. Meritve smo izvedli za prostorninske pretoke od 160 m3/h navzdol, s korakom približno 10 m3/h, dokler je bila tlačna razlika z danim merilnikom tlaka še uporabno merljiva (do približno 10 Pa). Pri prvem in drugem KCL smo serijo meritev ponovili trikrat, v tretjem primeru pa smo izvedli samo eno serijo meritev. Več serij meritev za isti KCL smo naredili z namenom, da bi ugotovili ponovljivost meritev. ■ 4 Rezultati meritev Slika 6 prikazuje izmerjeno odvisnost tlačne razlike na krožnem cevnem loku glede na prostorninski pretok za vse tri obravnavane izvedbe. Največjo merilno občutljivost, to je največjo tlačno razliko pri istem pretoku, ima krožni cevni lok z razmerjem R/D = 1,25 in zamaknjenimi tlačnimi odjemi, najmanjšo merilno občutljivost pa krožni cevni lok z razmerjem R/D = 1,5. Večjo občutljivost pri KCL z manjšim razmerjem R/D napoveduje tudi že teorija prostega vrtinca. Iz poenostavljenega izraza (10) za pretočni koeficient vidimo, da se pretočni koeficient z večanjem razmerja R/D povečuje, večji pre-točni koeficient pa pomeni manjšo tlačno razliko pri istem pretoku, enačba (8). Na sliki 6 so izmerjene vrednosti, aproksimirane s kvadratno funkcijo. Vidimo, da izmerjene odvisnosti tlačne razlike približno sledijo kvadratni odvisnosti s prostorninskim pretokom. Za podrobnejši vpogled v to odvisnost za posamezno merilno točko izračunamo vrednost pretočnega koeficienta (enačba (8): C = 4 qv nD ^ 2 Ap / p (12) V izračunih pretočnega koeficienta je upoštevana srednja vrednost razlike statičnega tlaka in pretoka, prečni presek pretočnega prereza KCL je izračunan iz nominalne vrednosti premera. Slika 6. Odvisnost razlike statičnega tlaka od pretoka za različne geometrije KCL Slika 7. Odvisnost pretočnega koeficienta od pretoka za različne geometrije KCL Slika 7 prikazuje odvisnost pretočnega koeficienta C od prostornin-skega pretoka. Za KCL 1,5 in KCL 1,25 so prikazane vse tri serije meritev, ki kažejo dobro ponovljivost. Pri vseh treh izvedbah krožnih cevnih lokov se pretočni koeficient nekoliko povečuje s pretokom. Najmanjše spremembe C v določenem območju pretoka so pri KCL 1,25 m. Razlika med največjim in najmanjšim C glede na povprečni C znaša 3,8 % pri KCL 1,5, pri KCL 1,25 m pa 1,2 %. O naraščanju pretočnega koeficienta z Re-številom so poročali že Murdock et al. [3], zajeto pa je tudi v korigirani enačbi (11). Za primerjavo smo na sliki 8 skupaj z eksperimentalnimi rezultati prikazali tudi teoretično ocenjen nekorigiran (10) in korigiran pretočni koeficient (11). Enačba (11) velja za odjeme pri kotu 45°, zato so na sliki prikazani le izmerki za KCL z odjemi tlaka v sredini loka. Vidimo lahko, da se rezultati meritev dobro ujemajo z nekorigiranim koeficientom ter da ima korigirani pretočni koeficient podoben trend spreminjanja s pretokom kot naši izmerki, le da se korigirani koeficienti nahajajo nižje od izmerkov. Odstopanje med izmerjenimi in po enačbi (11) korigiranimi pretočnimi koeficienti je velikostnega reda 3,5 % oz. manjše od merilne negotovosti 4 %, ki jo zagotavlja enačba (11) [4]. Poznavanje merilne negotovosti naših izmerkov pa nam bo o tej razliki povedalo še več (glej poglavje 4.1). V preglednici 1 so podane povprečne vrednosti pretočnih koeficientov, ki temeljijo na rezultati meritev. Za primerjavo so po enačbah (9) in (10) izračunani še približki pretočnih koeficientov po teoriji prostega vrtinca. Za njihov izračun so bile uporabljene Slika 8. Primerjava izmerjenih pretočnih koeficientov s teoretičnimi pretočnimi koeficienti nominalne vrednosti premera D in radija ukrivljenosti R. Iz preglednice 1 je razvidno, da so relativna odstopanja za C manjša pri manjšem razmerju R/D ter da poenostavljeni pretočni koeficient po enačbi (10) bolje pokriva eksperimentalne rezultate v primeru KCL z odjemi pri 45°. Pri vrednotenju relativnega odstopanja za C po enačbi (10) ne smemo pozabiti, da gre za primerjavo s povprečno vrednostjo izmerjenega pretočnega koeficienta, dejansko odstopanje je razvidno s slike 8. Zaradi manj intenzivne se-paracije pri večjem relativnem radiju ukrivljenosti bi pričakovali, da se z večanjem razmerja R/D relativno odstopanje teoretično ocenjenega pretočnega koeficienta zmanjšuje, saj so s tem odstopanja od idealnih razmer manjša. A separacija ni edini dejavnik, ki ga teorija prostega vrtinca ne upošteva. Enačba (9) je izpeljana za idealen dvodimenzionalni tok. Sekundarni tokovi, ki so C C po enačbi (9) C po enačbi (10) Relativno odstopanje za C po enačbi (9) v % Relativno odstopanje za C po enačbi (10) v % KCL 1,5 m 0,864 0,961 0,866 11,3 0,3 KCL 1,25 m 0,789 0,764 0,791 -3,2 0,2 KCL 1,25 m 0,763 0,764 0,791 0,1 3,6 posledica viskoznosti tekočin, zato v enačbi (9), pa tudi (10) niso zajeti. Razen tega je enačba (9) izpeljana za hiperbolično porazdelitev hitrosti (4), kjer se hitrost z oddaljenostjo od središča krožnega loka zmanjšuje. Dejanski profil hitrosti se vzdolž KCL spreminja (glej poglavje 2.2), premik največje hitrosti k notranji steni nastopi le v začetnem delu KCL [8]. Zaradi vseh teh dejavnikov so relativna odstopanja približkov pretočnih koeficientov po teoriji prostega vrtinca razumljiva, bolj presenetljivo pa je dobro ujemanje nekorigiranega pretočnega koeficienta po enačbi (10). 4.1 Ocena merilne negotovosti Za razumevanje območja veljavnosti vrednosti pretočnih koeficientov, ki so bili določeni iz rezultatov meritev, ocenimo njihovo merilno negotovost [13]. Relativno standardno merilno negotovost, ki zajema vpliv merjenih veličin, smo izračunali po enačbi: Preglednica 1. Relativni odstopki pretočnega koeficienta po teoriji prostega vrtinca za različne geometrije KCL Ub (C) C i u(qv ) qv + 1 u(Ap) 2 Ap + + 1 u(p) 2 p (13) Za standardne merilne negotovosti pretoka u(qv) in tlačne razlike u(Dp) je upoštevana merilna točnost merilnikov in ocenjen raztros izmerkov. Slika 9. Primerjava relativnih standardnih merilnih negotovosti vseh treh geometrij Relativna standardna merilna negotovost gostote u(r) je ocenjena na 1 %. Najmanjši je vpliv relativne merilne negotovosti pretoka, ki skoraj v vseh merjenih točkah znaša 0,15 %, relativni vpliv merilne negotovosti tlačne razlike pa se zmanjšuje s pretokom oz. naraščajočo tlačno razliko in znaša od 0,6 % do 3,2 %. Slika 9 prikazuje odvisnost relativne standardne merilne negotovosti uJ(C)/C od pretoka za vse tri KCL. Opazimo lahko, da je relativna standardna merilna negotovost uB(C)/C pri konstantnem pretoku največja pri KCL 1,5 in najmanjša pri KCL 1,25 m. Višja uB(C)/C pri KCL 1,5 je posledica nižjih izmerkov tlačne razlike pri istem pretoku, ki se odraža v večji relativni merilni negotovosti tlačne razlike. Iz istega vzroka je lega grafa relativne negotovosti ug(C)/C za KCL 1,25 m najnižja. Zanimiva je tudi ugotovitev, kako se s pretokom spreminjajo deleži vplivov posameznih veličin na skupno negotovost pretočnega koeficienta. Delež posameznih vplivov je določen kot razmerje kvadratov vpliva posamezne veličine in celotne negotovosti. Na sliki 10 je prikazano to spreminjanje za KCL 1,25, podoben vzorec pa lahko zasledimo pri vseh treh KCL. Zmanjševanje deleža negotovosti merjenja tlačne razlike s pretokom rezultira v naraščanju deleža negotovosti gostote in pretoka. Glede na to, točnega koeficienta je sestavljena iz relativne standardne merilne negotovosti tipa A, ki zajema vpliv raztrosa pretočnega koeficienta, in povprečne vrednosti standardne merilne negotovosti ug(C)/C, ki zajema vpliv merjenih veličin. Relativno merilno negotovost povprečnega pretočnega koeficienta izračunamo po enačbi: ujC) C Ua (C) C + Ub (C) C (14) da je delež negotovosti tlačne razlike največji, bi bilo za zmanjšanje merilne negotovosti predvsem pomembno, da bi uporabili dober merilnik razlike statičnega tlaka, zlasti če uporabljamo merilnik z višjim razmerjem R/D in merimo nižje vrednosti pretokov. Pri višjih pretokih je pomemben tudi delež negotovosti gostote, zato so pomembni tudi pogoji okolja, pri katerih merimo pretok. Ker smo se pri podajanju pretočnega koeficienta posameznega KCL v preglednici 1 odločili za povprečno vrednost, bomo zanjo ocenili tudi merilno negotovost. Relativna merilna negotovost povprečnega pre- Relativna standardna merilna negotovost pretočnega koeficienta tipa A pri nobenem KCL ne preseže 0,2 %, povprečna vrednost relativne standardne merilne negotovosti merjenih veličin pa ne 1,7 %. Vpliv merilne negotovosti tipa A lahko v primerjavi z relativno standardno merilno negotovostjo merjenih veličin zanemarimo, tako da lahko povprečnim pretočnim koeficientom C iz preglednice 1 pripišemo standardno merilno negotovost 1,7 %. Z upoštevanjem faktorja pokritja (k = 2) znaša razširjena merilna negotovost 3,4 %. Poznavanje merilne negotovosti omogoča boljše vrednotenje rezultatov. Tako lahko ocenimo, da je izkazani trend naraščanja C s pretokom na sliki 7 istega velikostnega reda kot ocenjena razširjena merilna negotovost, vendar lahko zaradi dobre ponovljivosti kljub temu sklepamo, da ta trend dejansko obstaja. Slika 10. Spreminjanje deležev posameznih virov merilnih negotovosti s pretokom za KCL 1,25 Pri vrednotenju razlike med izmerjenim in z Re-številom korigiranim pretočnim koeficientom enačba (11), slika 8, moramo poleg ocene negotovosti merjenja upoštevati tudi negotovost določanja C po teoriji prostega vrtinca, ki je posledica odstopanja R in D od nominalnih vrednosti. Preverjanje njunih vrednosti je pokazalo oceno odstopanja vrednost R za ±1 mm, D pa za ±0,5 mm, zaradi česar lahko pretočni koeficient odstopa (10) do ±0,8 %. Z upoštevanjem ocenjene negotovosti izmerkov in negotovosti dimenzij KCL je razlika med izmerki pretočnega koeficienta in vrednostmi iz enačbe (11) lahko tudi večja - 4 %. Negotovost določanja pretočnega koeficienta C zaradi odstopanje R in D od nominalnih vrednosti se bolj kot v poenostavljeni enačbi (10) pozna v enačbi (9), kjer je ta vpliv do ±2,1 % (KCL 1,2). To je potrebno upoštevati tudi pri vrednotenju relativnih odstopanj v preglednici 1. ■ 5 Sklepi V prispevku je predstavljena možnost uporabe KCL za merjenje pretoka zraka. Preizkuse smo izvedli z zrakom pri atmosferskih okoliških pogojih s tremi KCL, ki so se geometrijsko razlikovali glede na radij ukrivljenosti loka in lego odjemov statičnega tlaka. Rezultate meritev smo primerjali s teoretičnimi izhodišči, na katerih temelji teorija prostega vrtinca. Podali smo tudi oceno merilne negotovosti izmerkov. Na podlagi dobljenih rezultatov ugotavljamo: • Prostorninski pretok je po teoriji prostega vrtinca sorazmeren kvadratnemu korenu tlačne razlike. Pretočni koeficient je funkcija geometrije KCL in se povečuje z večanjem relativnega radija ukrivljenosti R/D. • Eksperimentalno dobljeni izmerki potrjujejo korensko odvisnost pretoka od tlačne razlike ter povečevanje pretočnega koeficienta z večjim relativnim radijem ukrivljenosti R/D. Preizkusi KCL istega relativnega radija ukrivljenosti R/D = 1,25 z različno lego odje- mov statičnega tlaka so pokazali večjo občutljivost merilnika z zamaknjenimi odjemi statičnega tlaka. Po teoriji prostega vrtinca izpeljani približek pretočnega koeficienta v enačbi (9) slabše popisuje izmerjene pretočne koeficiente kot njegova poenostavljena oblika iz enačbe (10). Večkratno ponavljanje serij meritev je pokazalo dobro ponovljivost izmerkov. Korekcija pretočnega koeficienta z Re-številom v enačbi (11) se od izmerjenih vrednosti pretočnega koeficienta razlikuje za manj kot 4 %. Izmerki pretočnega koeficienta kažejo isti trend kot korekcija pretočnega koeficienta z Re-številom. V prihodnje bi bilo zato primerno raziskati, kakšno je ujemanje teorije prostega vrtinca pri višjih Re, ko doseže pretočni koeficient konstantno vrednost. Analiza merilne negotovosti eksperimentalno dobljenih izmerkov je pokazala, da lahko razširjeno relativno merilno negotovost pretočnega koeficienta ocenimo na ±3,4 % za vse tri KCL. Pri uporabljeni merilni opremi povzroča glavni vir negotovosti negotovost merjenja tlačne razlike, ki se z večanjem prostorninskega pretoka manjša. Če želimo torej poboljšati merilno negotovost umerjanja KCL, moramo v prihodnje uporabiti še točnejši merilnik tlačne razlike. 5 preizkusi je bilo ugotovljeno območje uporabe izbranih KCL, vezano na najmanjšo merjeno razliko statičnih tlakov 10 Pa. KCL relativnega radija ukrivljenosti 1,5 s tlačnima odjemoma pri kotu 45° je uporaben za merjenje prostornin-skih pretokov zraka, ki so večji od 80 m3/h, kar ustreza Re > 2,3x104, KCL relativnega radija ukrivljenosti 1,25 s tlačnima odjemoma pri kotu 45° pa lahko meri prostornin-ske pretoke večje od 70 m3/h, kar ustreza Re > 2x104. Spodnja meja uporabe KCL R/D = 1,25 s premaknjenima tlačnima odjemoma je enaka kot pri odjemih pri kotu 45°, saj se tlačna razlika zaradi premaknjenih tlačnih odjemov bistveno ne poveča. • KCL se lahko z upoštevanjem enačbe (11) uporablja kot neu-merjen merilnik za pretoke, ki ne zahtevajo večje točnosti. Primer takšne uporabe je npr. prevzemni preizkus prezračevalnih sistemov, kjer je dopustna relativna točnost merjenja pretoka 10 %. Z umerjanjem lahko njegovo točnost bistveno izboljšamo, zlasti če uporabimo ustrezen merilnik razlike statičnega tlaka. Literatura [1] Lansford, W. M.: The use of an elbow in a pipe line for determining the rate of flow in the pipe, Bulletin No. 289, University of Illinois, Urbana, 1936. [2] Miller, D. S.: Performance of bend flowmeters, RR1204, BHRA Fluid Engineering, 1973. [3] Murdock, J. W., Foltz, C. J., Gregory, C.: Performance characteristics of elbow flowmeters, Trans. ASME, Ser. D, Vol. 86, 1964, str. 499-506. [4] Bean, H. S.: Fluid meters: Their theory and application, Sixth Edition, Report of ASME Research committee on Fluid Meters, American Society of Mechanical Engineers, 1971. [5] Sanches, F., Gomez, A., Toledo, M., Quinto, P., Zurita, V.: Exerimental and numerical cuved flow study for metrology purposes, Journal of Applied Research and Technology, Vol.1 (2), 2003, str. 114-126. [6] Rup, K., Malinowski, L.: Fluid flow identification on base of pressure diferece measured on the secant of a pipe elbow, Forschung im Ingenieurwesen, Springer, Berlin/Heidelberg, Volume 70 (4), 2005. [7] Baker, R. C.: Flow measurement handbook: industrial designs, operating principles, performance, and applications, Cambridge University Press, 2000, str. 169-170. [8] Idelchik, I. E.: Fluid Dynamics of industrial equipment: Flow distribution design methods, Hemisphere Publishing Corpo- ration, New York, Washington, Philadelphia, London,1991, str. 25-29. [9] Idelchik, I. E.: Handbook of hydraulic resistance, Second Edition, Hemisphere Publishing Corporation, New York, Washington, Philadelphia, London, 1986, str. 265-272. [10] Ward-Smith, A. J.: Internal fluid flow, Claredon Press, Oxford, 1980, str. 249-285. [11] Massey, B. S.: Mehanics of fluids, Sixth edition, Van Nostrand Reinhold, London, 1989, str. 214-215, 251-253, 319-323. [12] Blagojevic, B., Bajsic, I., Ki-barovski, Z.: Ocena merilne [13] negotovosti preizkuševališča za umerjanje: a) mehovnih pli-nomerov od G10 do G100, b) rotacijskih in turbinskih pli-nomerov do velikosti G100, Razvojno-raziskovalna naloga št. P2000-1, LMPS, 2000. EA-4/02: Expression of the uncertainty of measurement in calibration, EA, 1999. A Bend of Circular CROSS - Section Employed as the Air Flowmeter Abstract: The present work investigates a possibility of using a bend of circular cross-section as the air flowmeter. The physical - theoretical relation for flow rate through the bend or elbow flowmeter is derived from the free vortex concept. In the experimental work three circular cross-section bands, which gometrically differ in bend centerline radius and pressure tappings, were tested. The measurement uncertainity of the results was evaluated. The comparison between experimental and theoretical results shows good agreement. Keywords: Elbow flowmeter, Bend of circular cross-section, Free vortex, Measurement uncertainty DOMei Ustvarjamo gibanje DOMEL d.d. Otoki 21,4228 Železniki, Slovenija T: +386 (0)4 51 17 358; F: +386 (0)4 51 17 357; E: infc@dcmel.com; I: www.domel.com Predstavitev možnosti uporabe in načina delovanja Indra Drive pogonskega sistema Praktični prikaz delovanja razstavnih celic Rexroth Bosch Group Predavatelj: G. Manisch, Rexroth Bosch Group Prijave in informacije: 04 511 73 58; Brane Ozebek 04 511 73 56; Meta Pegam Presoja izvedbe mešanja v nevtralizacijskem reaktorju z vodilno cevjo Andrej BOMBAČ, Jože LENARČIČ Izvleček: V delu sta obravnavana snovanje in ekonomska presoja naprave za nevtralizacijo odpadne vode pri dveh izvedbah mešanja kapljevine v reaktorju z vodilno cevjo. Pri prvem načinu je za mešanje uporabljeno aksialno mešalo, medtem ko je pri drugem načinu mešanje izvedeno z vpihavanjem zraka v vodilno cev. Predstavljena sta postopek načrtovanja procesa in primerjava celotnih stroškov za predvideno življenjsko dobo naprave za obe izvedbi mešanja kapljevine. Nevtralizacijski reaktor z vpihovanjem zraka je že izveden in uspešno obratuje zadnjih nekaj let v sklopu nevtralizacije odpadne vode v živilskem proizvodnem obratu. Ključne besede: mešanje, nevtralizacija, vodilna cev, stroški življenjskega cikla ■ 1 Uvod Kvaliteta vode, ki jo človek uporablja in vrača v naravo, je izrednega pomena za življenje na Zemlji. Človeštvo si prizadeva razviti ekološko prijaznejše proizvodne tehnološke postopke, kljub temu pa se še vedno srečujemo s problematiko odpadnih voda. Priprava (tako pitne kot tehnološke) vode, njena uporaba in po uporabi ponovno čiščenje (odpadne) vode je proces nenehnega spreminjanja kvalitete vode, ki jo s svojo navzočnostjo povzroča človek. Če voda ni vrnjena v naravo takšne kvalitete, da jo narava sprejme brez škode, predstavlja zgornji proces motnjo v naravnem okolju. Tipični primeri takšnih kratkotrajnih motenj so pomori vodnega življenja v vodotokih, dolgotrajne motnje pa puščajo za seboj mrtve reke, jezera in onesnažena morja. Doc. dr. Andrej Bombač, univ. dipl. inž., Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo, Jože Lenarčič, dipl. inž., Hidroopre-ma, d. o. o., Vrhnika V naravi potekajo procesi čiščenja odpadne vode, pri tem pa imajo vodotoki, jezera in morja, kakor zgornja plast Zemljine površine, omejeno samočistilno sposobnost. Zaradi te omejenosti samoočiščenja narave je nujno vse presežne količine odpadnih voda kot tudi tiste, ki jih narava ne zmore razstrupiti, očistiti s pomočjo različnih čistilnih naprav. Glede na izvor onesnaženja ločimo komunalne in industrijske odpadne vode. Medtem ko za čiščenje komunalnih odpadnih voda običajno zadošča kombinacija biološkega in mehanskega postopka čiščenja, je postopek čiščenja industrijskih odpadnih voda prirejen glede na vrsto in stopnjo onesnaženosti. Postopki čiščenja v čistilnih napravah odpadnih voda potekajo na osnovi različnih lastnosti neželenih primesi v vodi, kot so npr. biološke, fizikalne, kemične, snovne in druge [1]. Biološke čistilne naprave temeljijo na biološki razgradljivosti primesi, doseženi s pomočjo posebej vzgojenih mikrokultur. Pri mehanskih postopkih čiščenja, kot so filtracija, mikrofiltra- cija in ultrafiltracija, poteka ločevanje delcev na osnovi velikosti delcev. Čiščenje z dializo in reverzno osmozo poteka na osnovi difuzijskih lastnosti snovi, ionsko čiščenje pa na vezavi ionov nečistoč. Pri destilacijskem in sublimacijskem čiščenju se izkorišča fazni prehod, pri ekstrakcijskem čiščenju pa topnost nečistoč. Flotacija poteka na osnovi različnih površinskih lastnosti snovi, ki omogočajo, da se na delce nečistoč prilepijo drobni mehurčki zraka, ki se dvigajo proti površju. Sedimentacijsko čiščenje in čiščenje s centrifugiranjem temelji na različni gostoti, nevtralizacija pa na različni elektrolitski disociaciji nečistoč. Nevtralizacijska naprava je ena najpogosteje uporabljenih naprav za razstrupljanje industrijske odpadne vode [2], pH-vrednost odpadne vode pa je poleg količine in temperature najpogosteje merjeni in zapisovani podatek o onesnaževalcu. Kemijska nevtralizacija odpadne vode poteka na daljše časovno obdobje tudi v naravi, medtem ko se v nevtralizacijski napravi izvaja nadzorovano ob dozi- ranju reagentov in intenzivneje zaradi prisilnega mešanja kapljevine [12]. To je v nevtralizacijski napravi lahko povzročeno z mehanskim mešalom ali z vpihavanjem zraka [3, 4, 5]. Glede na količino in dinamiko nastajanja odpadne vode so nevtralizacijske naprave lahko šaržnega ali pretočnega tipa. V tem delu je obravnavano delovanje nevtralizacijskega pretočnega vitkega rektorja, ki je zaradi specifičnih zahtev (ozek in visok prostor) opremljen z vodilno cevjo. Glede na izvedbo mešanja kapljevine sta na voljo dve varianti: pri prvi je mešanje izvedeno z aksialnim mešalom v vodilni cevi, pri drugi pa je mešanje povzročeno z vpihovanjem zraka v vodilno cev. V nadaljevanju sta prikazana princip nevtralizacije odpadne vode in snovanje reaktorja za obe omenjeni izvedbi pomešanja kapljevine. Podan je tudi kriterij za določitev celotnih stroškov delovanja reaktorja za pričakovano življenjsko dobo, s katerim so bili ocenjeni stroški in končna presoje izbire reaktorja. Obravnava nevtralizacijskega reaktorja kot tudi celotne nevtralizacijske linije za razstrupljanje industrijske odpadne vode se nanaša na specifičen konkretni primer. Nevtra-lizacijska linija, pri kateri je mešanje kapljevine izvedeno z vpihovanjem zraka v vodilno cev, namreč obratuje v živilski proizvodnji v sklopu dvostopenjske nevtralizacije odpadne vode. Kljub učinkovitosti, preprosti izvedbi in manjših stroških kot pri sistemu z mešalom ter daljšem obdobju nastajanja tega dela ni zaslediti podobne izvedbe nevtralizacijskega reaktorja ne v praksi ne v literaturi. ■ 2 Nevtralizacija Vrednost pH je poleg osnovnih fizioloških lastnosti odpadne vode eden od osnovnih pokazateljev stanja onesnaženosti. Nevtralizacija je proces uravnoteženja H+ in OH-ionov v vodi oziroma pH-vrednosti. Pred reakcijo je razmerje H+/OH- različno od 1, po nevtralizaciji pa je 1 in ima vrednost pH = 7. Mera za stopnjo kislosti vodnih raztopin je vrednost pH (potentia hydro- genii) in je določena z negativnim logaritmom koncentracije vodikovih ionov H+ [mol/l] Ar QAt pH = -log(H+) H+=10-ph (2) OH- =10'-14+ph) (3) 2H+ + SO42- + 2Na+ + 2OH- ^ 2KO + 2Na+ + SO2- (4) (ri - ro) = 1 - e (5) (1) Brezdimenzijska vrednost Ar Glede na vrednost pH ločimo: • kisle raztopine (H+ >10-7 pH < 7), • nevtralne raztopine (H+ = 10-7 pH = 7) in • bazične raztopine (H+<10-7pH>7). Z antilogaritmiranjem en. (2.1) lahko izrazimo število ionov H+: Podobno lahko stopnjo bazičnosti vodnih raztopin določimo z negativnim logaritmom koncentracije ionov OH-, število ionov OH- izrazimo iz: Vsak presežek ionov H+, ki je večji od 10-7 eliminiramo z dodajanjem OH-ionov, reakcija, ki poteka med H+ ioni in OH-, pa se imenuje nevtralizacija. Z nevtralizacijo se želimo približati točki, kjer je vrednost pH = 7 in je aktivnost ionov H+ in OH- enaka. Najpogosteje se za nevtralizacijo kislosti odpadnih voda uporablja natrijev lug, za nevtralizacijo bazičnosti pa žveplova kislina. Reakcijo zapišemo v obliki pri tem pa dobimo sol reagentov in vodo. Nevtralizacija se običajno izvaja v omejenem prostoru (bazen, posoda), opremljenem z mešalom, ki preprečuje nastajanje zastojnih con. S tem zagotovimo nevtralizacijo po celotnem volumnu kapljevine (odpadne vode), pri tem pa je velikost volumna nevtralizacijskega reaktorja odvisna od: (i) volumskega pretoka odpadne vode in (ii) časa poteka kemijske reakcije, na katero vpliva količina dodanih reagentov. Volumen kapljevine v nevtralizacijskem reaktorju izhaja iz masne bilance reagentov [2]: (ri - ro popisuje razmerje največjega pred pisanega dovoljenega odklona (Ar) in magnitudo spremembe dotekajoče odpadne vode v reaktor (r1-r0), kjer pomenita r1 in r0 trenutno in začetno vrednost. Pri tem je upoštevati, da je pretečeni čas At znotraj zahtevanega časa za potek spremembe razmerja Ar/(r1-r0), pri katerem doseže maksimum in se prične manjšati. Po viru [2] naj bo ta čas ocenjen kot vsota časov, ki ga tvorijo: (a) notranji čas zakasnitve reaktorja, (b) čas zakasnitve zaradi vztrajnosti merilne opreme, (c) čas zakasnitve zaradi vztrajnosti regulatorja, (d) čas transportiranja vzorca, (e) čas obdelave vzorca in (f) odzivni čas dozirnega ventila. ■ 3 Mešanje Mešalne naprave se najpogosteje uporabljajo pri različnih tehnoloških postopkih za pospeševanje prenosa snovi in toplote, ki bi sicer potekal počasneje ali pa bi brez mešanja celo zastal. Takšne tehnološke operacije so npr. dispergiranje plinov [11, 12, 13, 17], homogeniziranje emulzij in disperzij kakor tudi izvajanje kemičnih reakcij, kot so polimeriza-cija, nevtralizacija [2], itn. 3.1 Prisiljeno mešanje z mešalom Pri nevtralizaciji moramo z mešanjem zagotoviti čim bolj homogeno porazdelitev dodanih kemikalij po volumnu odpadne vode. Kvaliteto mešanja, to je predpisano stopnjo pomešanja, pogojujeta intenzivnost oziroma moč pogona mešal (P) in čas pomešanja [7,8,9,12]. Pri tem je čas pomešanja (t) dosežen takrat, ko je vrednost amplitude koncentracije (A) manjša ali enaka predpisanemu odstopanju (±5 %) končne vrednosti, kot je prikazano na sliki 1 in je izraženo z: A = 2 • e -K •t (6) Glede na različne izvedbe mešal in reološke lastnosti snovi so časi po- v Slika 1. Cas pomešanja mešanja odvisni predvsem od moči mešanja (P). Dovedena energija za izvajanje mešanja se v glavnem porablja za premagovanje mehanskih izgub v mešalu, za premagovanje tekočinskega trenja ter premagovanja vztrajnostnih sil v kapljevini [10,13]. 3.1.1 Moč mešala Moč mešala in čas pomešanja za določen mešalni proces odločilno vplivata na učinkovitost mešalnega sklopa ter s tem na stroške tega procesa. Moč mešala je pri napravah s standardno geometrijsko konfiguracijo lahko izražena z odvisnostjo brezdimenzijskih števil [12]: f (Ne, Re, Fr) = 0 (7) Z Newtonovim številom je izražena moč mešanja: Ne = P n3 • d5 p (8) Froudovo število upošteva vpliv gravitacije na tokovno stanje: Fr = n ^ • d g (9) Reynoldsovo število izraža vpliv viskoznih sil: Re = n • d2 (10) Pri Re > 2x104 velja, da mešalo deluje v turbulentnem območju. Za mešalno posodo, ki je opremljena z motilniki toka oziroma z vodilno cevjo, velja sledeč kriterij [5]: d ^ T = 1,5 • Ne 3.2 Mešanje z vpihovanjem zraka Črpanje kapljevine z vpihovanjem zraka v vodilno cev temelji na vzgo-nu plinaste faze - mehurčkov, ki potujejo proti gladini kapljevine in s svojim vlekom ustvarijo gibanje kapljevine v cevi [3, 5, 13, 18]. Pri ravnotežnem pogoju lahko za čr-palno višino zapišemo sledečo enačbo [14]: H = Hu, ^ -1) Črpalna višina predstavlja tlačni potencial za premagovanje tlačnih izgub pri gibanju v vodilni cevi [15, 16], kar zapišemo kot: 2 2 Ap = --+ £-- p 2 ^ 2 kjer je faktor izgub enak: A-/ D„ Koeficient trenja za gladke cevi je po Colebrooku enak[16]: 0,31 (Ig 0,143 • Re)"2 Reynoldsovo število za okrogle cevi je enako: Re = (16) Hitrost kapljevine v vodilni cevi je pogojena z minimalnim pretokom kapljevine za izvedbo nevtralizacije: v = - 4 • Q n-Dl (17) (11) (12) (13) (14) (15) Zahtevana količina vpihanega zraka je določena glede na želeni pretok dvofazne mešanice skozi vodilno cev. Za optimalno obratovanje je priporočena količina vpihanega zraka med 8 in 9 vol% pretoka kapljevine. S povečevanjem deleža vpihanega zraka preko 10 % se pretok in izkoristek naglo zmanjšujeta [14], izkoristek (glede na porabljeno električno energijo za pogon kompresorja na eni strani ter opravljeno črpalno delo na drugi strani) pa je med 20 in 35 % [14]. ■ 4 Snovanje nevtralizacijskega reaktorja 4.1 Posoda z vodilno cevjo Za določitev velikosti volumna nevtralizacijskega reaktorja je izhodiščna vrednost pretok odpadne vode (25 m3/h), ki jo je treba očistiti. Ustrezna velikost volumna kapljevine po kriteriju [2] znaša 7,19 m3. Dimenzije reaktorja so prirejene glede na majhno razpoložljivo tlorisno površino prostora, kar narekuje vitko in visoko posodo premera 1,6 m, celotni volumen posode pa je 8,2 m3. Zaradi preprečitve nastanka zastojnih con je v posodo vgrajena vodilna cev premera 300 mm ter dolžine 2,5 m. Za to specialno izvedbo reaktorja z vodilno cevjo je lahko mešanje kapljevine izvedeno z mešalom, vgrajenim v vodilno cev, ali pa posredno z vnosom zraka v vodilno cev. 4.1.1 Mešanje z mešalom Nevtralizacijski reaktor z vodilno cevjo je zasnovan tako, da aksialno mešalo potiska kapljevino po cevi navzdol proti dnu, kot je prikazano na sliki 2a. 2 p V Slika 2. Reaktor z vodilno cevjo in izvedba mešanja: (a) z aksialnim mešalom in (b) z vpihovanjem zraka Pri mešanju v reaktorju z vodilno cevjo z aksialnim mešalom je uporabljeno mešalo proizvajalca ABS, Scaba - tip 3SHP1, s premerom 220 mm, ki je prikazano na sliki 3. Izbrano aksialno mešalo s specialno obliko lopatic zagotavlja pri naziv-nem režimu obratovanja dokaj homogeno hitrostno polje izstopajočega Slika 3. Aksialno mešalo 3SHP1 toka iz mešala. Tako sta dosežena višji izkoristek dovedene energije mešalu in miren tek brez oscilacij, kar zagotavlja ustrezno namestitev v vodilni cevi (slika 2a). 4.1.2 Mešanje z vpihovanjem zraka v vodilno cev V vodilni cevi je pri nazivnem režimu obratovanja nevtralizacije vzpostavljen pretok, ki ima zanemarljivo majhne tlačne izgube v vodilni cevi. Tako se vložena energija vpiha-nega zraka v vodilno cev porablja za opravljanje mešanja v cevi in za cirkulacijo celotne kapljevine v reaktorju. Reaktorska posoda je enake oblike kot pri mešanju z aksialnim mešalom, le vodilna cev je oprem- ljena z dovodom komprimiranega zraka. Smer cirkulacije kapljevine v posodi je sedaj obratna kot v prejšnjem primeru, kot je prikazano na sliki 2b. 4.2 Nevtralizacijska linija alkalnih odpadnih voda Nevtralizacijska linija za čiščenje alkalnih odpadnih voda je v osnovi sestavljena iz dveh zaporedno vezanih reaktorjev, povezovalnih cevovodov, merilno-regulacijskih sklopov za doziranje kemikalij ter končnih merilno-kontrolnih elementov za doseganje zahtevane čistosti odpadne vode na izstopu. Medtem ko v prvem reaktorju poteka nevtralizacija, se v drugem izvaja proces umirjanja in p5 LEGENDA (n) MERILEC PRETOKA (O) INDIKATOR NIVOJA pH - ALARM ^^ pH - REGULATOR @ pH- ELEMENT [J^ll ALARM gg TISKALNIK [XC] KROGELNI VENTIL NEPOVRATNI VENTIL CS] LOPUTA o dozirna črpalka O PUHALO o- DOTOK ODPADNE VODE - H2SO4 VODOVOD --- LOGIČNA VEZA ODDUH ODPADNA VODA KOMPRIMIRAN ZRAK DOTOK-ODTOK SMER PRETOKA (Pi) PROPELERNO MEŠALO « D I V - 7 m3 -Mili -S ® B2 v - 7 m3 FI} v kanalizacijo O nevtraliz. bazen I nevtraliz. bazen II revizijski jašek Slika 4. Shema nevtralizacijske linije v izvedbi Me z aksialnim mešalom LEGENDA MERILEC PRETOKA (O) INDIKATOR NIVOJA @ pH - ALARM @ pH - REGULATOR pH - ELEMENT Kill ALARM TISKALNIK to] KROGELNI VENTIL [Zl NEPOVRATNI VENTIL ^ LOPUTA DOZIRNA ČRPALKA PUHALO SMER PRETOKA v kanalizacijo O nevtraliz. bazen I nevtraliz. bazen II revizijski jašek Slika 5. Shema nevtralizacijske linije v izvedbi Zr z vpihovanjem zraka izenačevanja lastnosti odpadne vode, običajno brez dodajanja reagentov. Le v primeru, ko ni bila dosežena zahtevana čistost izstopajoče odpadne vode iz različnih razlogov (alarmantno stanje), pa služi drugi reaktor kot varnostni element z možnostjo izvajanja nevtralizacije. V nadaljevanju sta opisani dve izvedbi nevtralizacijske linije odpadnih voda. Izvedba Me: Pri tej izvedbi je mešanje v obeh reaktorjih izvedeno z aksialnim mešalom. Nevtralizacijsko linijo tvorijo še dotočni, povezovalni in odtočni cevovod, dozirni sistem za HSO - ' 2 4 Mikroprocesor sestavljen iz posode in črpalke z instalacijo, merilnik vrednosti pH, merilno-regulacijski sklop za nadzor doziranja reagenta ter merilnik pretoka, kot je shematsko prikazano na sliki 4. Izvedba Zr: V obeh reaktorjih je umešanje dodanih reagentov v odpadno vodo izvedeno z vpihovanjem zraka v vodilno cev. Za dovod zraka poskrbi turbinsko puhalo z ustrezno instalacijo. Nevtralizacijsko linijo tvorijo še dotočni, povezovalni in odtočni cevovod, dozirni sistem za H2SO4, sestavljen iz posode in črpalk z instalacijo, merilnik vrednosti pH, merilno-regulacijski sklop za nadzor doziranja reagenta ter merilnik pretoka na izstopu, kot je shematsko prikazano na sliki 5. ■ 5 Ekonomska upravičenost Ne glede na tehnološko ali izvedbeno prednost ene ali druge variante nev-tralizacije je nujno oceniti še stroške, ki pri tem nastanejo. Poleg začetnih stroškov investicije nastajajo pri delovanju nevtralizacijskega reaktorja še drugi stroški, kot npr. stroški za porabljeno energijo, stroški vzdrževanja ter druge ekonomske kategorije. Za primerjavo celotnih stroškov nevtrali-zacije v pričakovani življenjski dobi je vtem delu uporabljen kriterij stroškov življenjskega cikla (ang.: Life Cycle Cost oz. LCC), ki je sicer bolj poznan kot kriterij za ocenjevanje izdelkov [6]. S kriterijem LCC so ocenjeni vsi stroški, ki so predvideni v življenjski dobi nevtralizacijske naprave. Celotni strošek življenjskega cikla je: LCC = C. + Ce. n + Cv. n + Ck + Cd (18) kjer pomenijo: C. - investicijski stroški [€], Ce - strošek električne energije na leto [€/leto], Cv - strošek vzdrževanja na leto [€/leto], n - trajanje življenjskega cikla [leto], Ck -stroški servisiranja kapitala [€] in Cd-stroški demontaže in razgradnje [€]. ■ 6 Analiza in primerjava obeh izvedb mešanja kapljevine 6.1 Nevtralizacijska linija Razlika med izvedbami Me in Zr je razen v osnovi različnega načina me- šanja kapljevine tudi v smeri cirkulacije kapljevine v reaktorju. Pri izvedbi Me poteka gibanje kapljevine v vodilni cevi navzdol, izstopajoči tok iz vodilne cevi zagotavlja čiščenje dna reaktorja in sprotno odnašanje usedlin proti iztoku. Pri izvedbi Zr je kapljevina zaradi vzgona mehurčkov v vodilni cevi gnana navzgor; po izstopu iz vodilne cevi mehurčki zraka izstopajo na gladini, kapljevina pa se giblje koaksialno ob steni posode navzdol. Čiščenje dna je zagotovljeno z zaokroženim robom dna posode in ustreznim cirkulacijskim tokom, ki preprečuje usedanje primesi na dnu. 6.2 Primerjava stroškov Primerjavo obeh nevtralizacijskih linij izvedemo tudi z vidika ekonomske upravičenosti. 6.2.1 Investicijski stroški Izvedbo Me tvorijo sledeče komponente: nevtralizacijski reaktor z vodilno cevjo (5.000 €), jeklena konstrukcija (2.500 €), mešala s pogonom (7.500 €), povezovalni cevovodi za doziranje kemikalij (1.100 €), dozirna posoda za H2SO4 (1.250 €), dozirne črpalke z instalacijo (4.550 €), merilnik pH z mikroprocesorsko avtomatiko za doziranje reagenta (5.540 €) ter merilnik pretoka in končna kontrola pH (2.100 €). Cena investicije za izvedbo Me znaša 29.540 € in zajema dobavo, montažo in zagon opreme. Izvedbo Zr tvorijo sledeče komponente: nevtralizacijski reaktor z vodilno cevjo (5.000 €), jeklena konstrukcija (2.500 €), puhala za dovod zraka (4.500 €), dovodni kanal zraka (1.300 €), povezovalni cevovodi za doziranje kemikalij (1.100€), dozirna posoda za H2SO4 (1.250 €), dozirne črpalke z instalacijo (4.550 €), merilnik pH z mikroprocesorsko avtomatiko za doziranje reagenta (5.540 €) ter merilnik pretoka in končna kontrola pH (2.100 €). Cena investicije za izvedbo Zr znaša 27.840 € in zajema dobavo, montažo in zagon opreme. 6.2.2 Stroški energije in vzdrževanja Pri izvedbi Me so stroški za porabljeno energijo in vzdrževanje v obdobju enega leta sledeči: a) stroški za porabljeno električno energijo, ki zajemajo efektivno moč pogonskih elektromotorjev 1.322 €, in b) stroški vzdrževanja, ki zajemajo nabavo in menjavo potrošenega materiala na pH-merilnem sistemu (1.250 €), zamenjavo tesnil in ležajev v mešalih in njihovih pogonih (900 €), zamenjavo doz-irnih črpalk (450 €) ter dodatna nepredvidena vzdrževalna dela (650 €). Pri izvedbi Zr so stroški porabljene energije in vzdrževanja v obdobju enega leta sledeči: a) stroški za porabljeno električno energijo, ki zajemajo efektivno moč pogonskih elektromotorjev 2.113 €, in b) stroški vzdrževanja, ki zajemajo nabavo in menjavo potrošenega materiala na pH-merilnem sistemu (1.250€), zamenjavo tesnil in ležajev v turbinskem puhalu in njihovih pogonih (160 €), zamenjavo turbopuhal (450 €) in zamenjavo dozirnih črpalk (450 €) ter dodatna nepredvidena vzdrževalna dela (577 €). 6.2.3 Stroški kapitala Pri izračunu stroškov kapitala je upoštevana razlika med investicijsko vrednostjo posamezne izvedbe nevtralizacijske linije in obrestovano vrednostjo za obdobje 20 let po obrestno-obrestnem računu in obrestni meri (8 %) in znaša za izvedbo Me 108.145 € in za izvedbo Zr 101.921 €. 6.2.4 Stroški demontaže in razgradnje Po končani življenjski dobi se procesna linija demontira, posamezni sklopi pa ustrezno nevtralizirajo in deponirajo, kar predstavlja določen strošek (2.700€). 6.2.5 Celotni stroški življenjskega cikla (LCC) S kriterijem LCC so bili ocenjeni vsi stroški (enačba 18), ki nastanejo oz. Tabela 1. Kategorizirani stroški za obe izvedbi nevtralizacijske linije v [€] Ekonomska kategorija Izvedba Me Izvedba Zr Primernejše Investicijska vrednost 29.540 27.840 Zr Stroški kapitala - 20 let 108.144 101.921 Zr Stroški energije - letno 1.321 2.112 EUR Me Stroški energije-20 let 26.437 42.252 Me Stroški vzdrževanja - letno 3.250 2.437 Zr Stroški vzdrževanja - 20 let 65.000 48.750 Zr Stroški demontaže in razgradnje 2.700 2.700 Me,Zr Stroški življenjskega cikla 231.822 223.463 Zr so predvideni v 20-letni življenjski dobi nevtralizacijske naprave in znašajo za izvedbo Me 231.822 € in izvedbo Zr 223.463 €. V tabeli 1 so podani stroški omenjenih kategorij za obe izvedbi nevtralizacijske linije. Strošek investicije naprave je samo eden od znanih stroškov in običajno predstavlja vrednosti od 5 do 15 % celotnega stroška LCC. Iz prikazane ekonomske analize je prav tako razvidno, da sta izvedbi po posameznih kriterijih primerljivi po vseh navedenih kategorijah. Pri izvedbi Zr so stroški nižji pri investicijski vrednosti, razlog je predvsem v cenejši strojni opremi, stroških kapitala in stroških vzdrževanja. Stroški energije pa gredo v korist izvedbe Me. Iz analize oz. primerjave obeh izvedb z vidika življenjskega cikla LCC, ki združuje vse naštete primerjalne kriterije v enotno primerjalno vrednost, se pokažejo razlike v korist izvedbe Zr. Kljub vsemu pa te razlike niso tako velike in lahko obe izvedbi štejemo za enakovredni. Izbira izvedbe z vpihovanjem zraka je v našem primeru upravičena predvsem zaradi pozitivnega vpliva vpihanega zraka na odpadno vodo. Prezračevanje odpadne vode je v naravi predpogoj za biološko sa-moočiščenje odpadne vode. Pre-zračenost odpadne vode s pribitkom O2 na izstopu iz nevtralizacije oziroma na vstopu v tovarniško kanalizacijo preprečuje razkrajanje odpadne vode v anaerobnem območju, predvsem tvorjenje nezaželenih produktov anaerobnih procesov v kanalizaciji, kot so: kanalske obloge in bioplini. Ti so zaradi neprijetnega vonja v živilski industriji še posebno nezaželeni, poleg tega so tudi zdravstveno in eksplozijsko nevarni. Vitke posode na splošno ne nudijo optimalnih pogojev za mešanje in s tem tudi ne za proces nevtralizacije. V konkretnem primeru je bila posoda opremljena z vodilno cevjo, kar močno poveča cirkulacijo kapljevine v posodi ter s tem homogenost porazdelitve dodanih kemikalij za potek nevtralizacije. Naj poudarimo, da sta bila glavna razloga za izbiro vitkih reaktorjev oblika in velikost razpoložljivega prostora; to je bil edino kletni prostor z veliko medetažno višino in relativno majhno tlorisno površino. Če razpoložljivega prostora ne bi uspeli izrabiti, bi bili prisiljeni investirati v ustreznejši prostor, kar bi povečalo stroške iz naslova vloženega kapitala. Na osnovi tega je mnenje avtorjev, da bi se morali pri novogradnji nevtralizacijske linije praviloma izogibati vitkim posodam, zagotoviti ustrezen prostor optimalnih oblik in s tem tudi ustrezno obliko reaktorja za proces nevtralizacije, v katerem se lahko uporabi aksialno mešalo. ■ 7 Zaključki V tem delu je obravnavano delovanje nevtralizacijskega pretočnega vitkega rektorja, ki je zaradi specifičnih zahtev vgradnje v ozek in visok prostor opremljen z vodilno cevjo. Za izvajanje nevtralizacije industrijske odpadne vode sta analizirana dva načina pomešanja kapljevine dodanih reagentov: pri prvem načinu je mešanje povzročeno direktno z aksialnim mešalom v vodilni cevi, pri drugem pa posredno z vpihovanjem zraka v vodilno cev. S tehnološkega in izvedbenega vidika sta oba načina primerna. Podan je tudi kriterij za določitev stroškov delovanja nevtralizacijskega reaktorja za pričakovano življenjsko dobo. S tega vidika sta obe izvedbi, tako z mešalom kot z vpihovanjem zraka, primerljivi in precej enakovredni. Pri končni presoji je izbrana izvedba z vpihovanjem zraka predvsem zaradi pozitivnega vpliva vpihanega zraka na izstopajočo odpadno vodo. Prezračena voda s presežkom raztopljenega kisika v odpadni vodi namreč preprečuje nadaljnje razkrajanje in tvorbo neželenih produktov anaerobnih procesov (kanalske obloge, razni bioplini, itn.). Obravnava nevtralizacijskega reaktorja se nanaša na specifičen, a konkreten primer, izvedba mešanja z vpihovanjem zraka v vodilno cev namreč že nekaj let obratuje v živilski proizvodnji v sklopu dvostopenjske nevtralizacije odpadne vode. Kljub učinkovitosti, preprosti izvedbi in manjših stroških (kot pri izvedbi z mešalom) ter daljšem obdobju nastajanja tega dela ni zaslediti podobne izvedbe nevtralizacijskega reaktorja ne v praksi ne v literaturi. Literatura [1] Appleyard, C. J.: Industrial wastewater management I&II. IHE, Delft, 1995. [2] More, L. R.: Neutralization of Waste Water by pH Control. Pittsburg, 1978. [3] Yusuf,C.,Ulies,J.J. H.: Oxygen transfer and mixing in mecha-nially agitated airlift bioreac-tors. Biochemical Eng. Journal 10/1995, 143-153. [4] Lightnin Mixers ltd brochure: E520/8, Poynton. [5] Chun-Chong Fu, Wen-Teng Wu, Shih-Yuan Lu: Performens of airlift bioreactors with net draft tube. Biochemical Eng. Journal 10/2003, 143-153. [6] A Guide to LCC Analysis for Pumping Systems Hydraulic Institute. Europump, and the US Department of Energy.s Office of Industrial Technologies (OIT), DOE/GO-102001-1190, December 2000. [7] Bombač, A., Žun, I.: Tlačne izgube in pomešanje v statičnem mešalu. Ventil 12/2006/6, 370-375. [8] Haucine, I., Plasardi, E., David, R.: Effects of the Stirred Tank's Design on Power Consumtion and Mixing time in Liquid Phase. Chem. Eng. Technol. 23/2001/7, 605-613. [9] Khang, S. J., Levenspiel, O.: The mixing-rate number for agitator-stirred tanks. Chemical engineering. JVS, NY, 1976. [10] Nienow, A. W.: On impeller circulation and mixing effectivness in the turbullent flow regime. Chem. Eng. Science 52/1997, 2557-2565. [11 ] Lenarčič, J, Bombač, A.: Analiza stroškov delovanja nevtraliza-cijskega reaktorja z različnima izvedbama mešanja. Zbornik povzetkov s posvetovanja. Maribor, FKKT, 2004, 144. [12] Bombač, A.: Vpliv geometrijskih parametrov na Newtonovo število pri aeraciji v posodi z mešali, Ljubljana, Stroj. v. 44/ 1998, 105-116. [13] Harnby, N., Edwards, M. F., Nienow, A. L.: Mixing in the process industries. London, But- terworths, 1985. [14] Cherkassky, V. M.: Pumps, Fans Compressors. Moscow, Mir Publishers, 1980. [15] Bombač, A.: Izbrana poglavja mehanike tekočin. Ljubljana, NTF, 2003. [16] Kraut, B.: Strojniški priročnik, Ljubljana, SV, 1981. [17] Bombač, A., Žun, I.: Individual impeller flooding in aerated vessel stirred by multiple-Rush-ton turbines. Chem. eng. j. 116/2006/2, 85-95. [18] Shaw, J. A.: The design of draft tube circulators. Proc. Austral. Inst. Min. Metall. 283/1982/9, 47-58. Assessment of the Mixing Principle in a Draft-Tube Neutralisation Reactor Abstract: We present the design and economic evaluation of a draft-tube reactor in waste-water neutralization using two different mixing principles. The first one is based on propeller mixing, while the second one is based on air-lift pumping in a draft tube. Both, the process design procedure and the life-cycle cost evaluation of an individual mixing principle are presented in this work. The air-lift neutralization reactor was manufactured and has been successfully operating for the past few years in the waste-water treatment of a food production plant. Keywords: Mixing, Neutralisation, Draft-Tube Reactor, Life-Cycle Cost Oznake: r volumsko razmerje pretokov reagenta in vstopne odpadne vode [/] Dc premer cevi [m] t čas (pomešanja) [s] d premer mešala [m] T premer mešalne posode [m] g zemeljski pospešek [m/s2] V volumen kapljevine v reaktorju [m3] Hsub višina kapljevine v posodi [m] v hitrost [m/s] K konstanta mešala [/s] p gostota [kg/m3] l dolžina [m] Pmix gostota mešanice zraka in vode [kg/m3] n vrtilna frekvenca mešala [/s] V kinematična viskoznost [m2/s] P moč mešala [W] koeficient trenja [/] Q volumski pretok [m3/s] Z koeficient izgub [/] nadaljevanje s strani 410 ■ The 12*^ Scandinavian International Conference - Network of Fluid Power Centres in Europe on Fluid Power SICFP '11 - Dvanajsta skandinavska Tematika: konferenca o fluidni tehniki - mobilna hidravlika - industrijska hidravlika 18.-20. 05. 2011 - vodna hidravlika Tampere, Finska - robotika in daljinsko upravljanje - pnevmatika itn. Organizatorja: Informacije: - IHA-Department of Inteligent Hydraulics and Auto- mation, Tampere University of Technology - www.iha.tut.fi/sicfp11 Napovedovanje časa dobave naročila Tomaž BERLEC, Edvard GOVEKAR, Primož POTOČNIK, Marko STARBEK Izvleček: Pri vstopu na trg se podjetja srečujejo z različnimi problemi, med katerimi so tudi predolgi pretočni časi naročil. Naročnik določenega naročila se odloči za ponudnika, ki posreduje najboljšo ponudbo. Sama kakovost je samoumevna, razlika pa se pojavi pri cenah in časih dobave naročila. Izdelati ponudbo zgolj na osnovi izkušenj zaposlenih je zelo tvegano. Iz tega razloga predlagamo postopek, s katerim lahko na osnovi zbranih podatkov o doseženih pretočnih časih operacijskih naročil, izvedenih v preteklem obdobju na delovnih mestih podjetja, napovemo pričakovane pretočne čase načrtovanih operacij in posredno tudi naročil. Rezultat predlaganega postopka je empirična porazdelitev možnih pretočnih časov za novo naročilo in na osnovi te porazdelitve napoved najverjetnejšega pretočnega časa novega naročila. S pomočjo predlaganega postopka lahko prodaja napove kupcu oziroma naročniku, v kolikšnem času bo mogoče dobaviti načrtovano naročilo. Postopek napovedovanja pretočnih časov naročil bo predstavljen na primeru napovedovanja pretočnega časa naročila »orodje za izdelavo ohišja filtra«, ki se izdeluje v orodjarni slovenskega podjetja ETI, d. d.. Ključne besede: napovedovanje, pretočni čas, operacijsko naročilo, empirična porazdelitev, percentil, ■ 1 Uvod Podjetja na globalnem trgu ponujajo podobne oziroma enake izdelke po primerljivi ceni in kakovosti. Glavna razlika se kaže v predvidenem času osvajanja naročila in držanju dogovorjenega roka oziroma termina dobave. Pred izdelavo ponudbe si mora prodajna služba podjetja priskrbeti informacije o operacijah, ki jih bo potrebno izvesti, o časih izvedbe operacij ter o želenem terminu dobave. Trenutno se informacije o časih izvedbe operacij pridobijo od izkušenih delavcev podjetja, želeni termin dobave pa določi kupec. Ocene, pridobljene na osnovi osebnih izkušenj, pa so lahko zelo zavajajoče. Dr. Tomaž Berlec, univ. dipl. inž., izr. prof. dr. Edvard Govekar, univ. dipl. inž., doc. dr. Primož Potočnik, univ. dipl. inž., prof. dr. Marko Starbek, univ. dipl. inž.; vsi Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo Posledično so lahko ponudbe, ki temeljijo na napačno določenih terminih dobave, vzrok, da podjetje ne dobi naročila. Razvoj informacijske in komunikacijske tehnologije ICT, ki predstavlja pomembno orodje za izboljšanje in vzdrževanje konkurenčne prednosti podjetja na trgu [1], je prinesel korenite spremembe, saj ICT poenostavlja veliko nalog v poslovnem okolju. Vsako podjetje, ki želi biti konkurenčno, potrebuje primeren sistem za načrtovanje in vodenje proizvodnje - ERP-sistem. Trg ponuja različne komercialne ERP-sisteme [2]. Naloga vsakega podjetja pa je, da izbere in uvede zanj najprimernejši sistem [3]. SD, SKi SD2 Pretočni čas IZDELOVALNEGA NAROČILA Pretočni čas OPERACIJSKEGA NAROČILA SD3 Pretočni čas IZDELOVALNEGA NAROČILA Pretočni čas IMONTAŽNEGA NAROČILA Pretočni čas IZDELOVALNEGA NAROČILA Pretočni čas MONTAŽNEGA NAROČILA Pretočni čas PROIZVODNEGA NAROČILA Slika 1. Pretočni časi naročil V članku bo predstavljeno, kako se lahko podatki, shranjeni v ERP-siste-mu, uporabijo za izračun pretočnih časov operacijskih naročil in posredno pretočnih časov naročil. Nadalje bo prikazan izračun percentilov pretočnih časov naročil in s tem določitev intervala zaupanja. Namen članka je predlagati postopek napovedovanja pretočnih časov naročil na temelju v preteklosti zbranih podatkov o doseženih pretočnih časih. V literaturi nismo zasledili pristopa napovedovanja pretočnih časov, kot bo opisan v tem članku, zato sklepamo, da gre za novost, ki uporablja doslej znano teorijo inštituta IFA v Hannovru in doda nov postopek napovedovanja pretočnih časov naročil. ■ 2 Postopek napovedovanja pretočnih časov naročil Ko se govori o naročilu, je potrebno razlikovati med operacijskim, izdelovalnim, montažnim in proizvodnim naročilom [4], kar prikazuje slika 1. Pri načrtovanju postopka napovedovanja pretočnih časov naročil bomo izhajali iz predpostavke, da podjetje razpolaga z ERP-sistemom, v katerem so v podatkovni bazi zbrani podatki o v preteklosti izvedenih operacijskih in montažnih naročilih na razpoložljivih delovnih mestih podjetja (oznaka naročila, vrsta in zaporedje operacij, efektivni čas izvedbe, termini začetka in končanja posameznega naročila). Izhodni podatki ERP-sistema naj bi bili v formatu Microsoft Excel (.xls). Dosedanje raziskave problematike določanja pretočnih časov so nas pripeljale do zaključka, da naj bi postopek napovedovanja pretočnih časov naročil obsegal naslednje korake: 1. korak: Določanje doseženih pretočnih časov že izvedenih operacijskih naročil na delovnih mestih podjetja H. P. Wiendahl [4] pravi, da je pretočni čas /-tega operacijskega naročila N^ (1 < / < n), ki je bilo izvedeno na y-tem delovnem mestu dm. (1 < j < m), definiran kot časovni interval, računan od termina končanja /-tega operacijskega naročila na predhodnem, to je (j-1)-tem delovnem mestu, pa do termina končanja /-tega operacijskega naročila na opazovanem, to je j-tem delovnem mestu (slika 2). Pretočni čas operacijskega naročila je torej: TPR^j Čas[DdaliKd] ra, = tK.- tK Slika 2. Pretočni čas operacijskega naročila [4] j'-tem delovnem mestu v opazovanem časovnem intervalu P (slika 3). Doseženi pretočni časi operacijskega naročila n, izvedenega na j'-tem delovnem mestu v opazovanem časovnem intervalu P, je torej: i, J TO - t^ - tK - i, j J-1) (1) j pretočni čas /-tega operacijskega naročila na j-tem delovnem mestu termin končanja /-tega operacijskega naročila na j-tem delovnem mestu termin končanja /-tega operacijskega naročila na predhodnem (j-1)-tem delovnem mestu številka operacijskega naročila številka delovnega mesta r0n,J = tKn,J - tKn( j-1) (2) Na osnovi izhodnih podatkov ERP-sistema lahko za poljubno j-to delovno mesto DM izračunamo dosežene pretočne čase že izvedenih operacijskih naročil, torej naročil, ki so bila v preteklosti izvedena na n _ število na i-tem delovnem mestu v preteklosti izvedenih operacijskih naročil Vektorji doseženih pretočnih časov operacijskih naročil, izvedenih v preteklosti na vseh delovnih mestih podjetja (tabela 1), bodo predstavljali osnovo za napovedovanje pričakovanih pretočnih časov načrtovanih novih naročil. 2. korak: Oblikovanje montažne strukture načrtovanega naročila in tehnoloških postopkov izvedbe sestavnih delov in sklopov načrtovanega naročila Slika 3. Pretok operacijskih naročil preko delovnega mesta DM. Tabela 1. Vektorji pretočnih časov operacijskih naročil ci (io 03 ■CT >0 Delovno mesto DM1 TO, to-, to. DM2 TO12 to22 to, n,2 DM i TO-j n,] DM„ TO,^ to. Montažna stopnja Izdelek I SK 1 11(2) SD 3 (3)r SD 1 (2) SD 2 Slika 4. Princip gradnje montažne strukture naročila I Legenda: I ^ izdelek SK _ oznaka sklopa SD _ oznaka sestavnega dela (x) ^ število vgraditev sestavnega dela oziroma sklopa v sklop višje stopnje Na sliki 6 je podan shemats-ki prikaz naključnega pobiranja in seštevanja vrednosti v preteklosti doseženih pretočnih časov iz vektorjev delovnih mest, definiranih s tehnološkim oziroma montažnimi postopki izdelave sestavnih delov oziroma montaže sklopov. Odločiti se je potrebno za določeno število i-teracij naključ- nega pobiranja pretočnih časov izdelovalnih in montažnih naročil načrtovanega naročila. Na število iteracij vpliva vrsta naročila, ki z rastjo kompleksnosti povečuje zahteve po številu iteracij. 4. korak: Tvorjenje vektorjev pričakovanih pretočnih časov izdelovalnih in montažnih naročil načrtovanega naročila Rezultati 3. koraka omogočajo tvorjenje vektorjev pričakovanih pretočnih časov izdelovalnih in montažnih naročil načrtovanega naročila, kar prikazuje slika 7. Število elementov posameznega vektorja je odvisno od števila izvedenih iteracij k. Število potrebnih iteracij se določi na osnovi testiranj, saj je potrebno zagotoviti stabilen proces, Za načrtovano naročilo se razberejo oziroma izdelajo montažna struktura in tehnološki postopki izvedbe sestavnih delov in sklopov naročila. Slika 4 prikazuje princip gradnje montažne strukture naročila I. Slika 5 prikazuje tehnološke oziroma montažne postopke izdelave sestavnih delov in sklopov načrtovanega naročila I. 3. korak: Naključno pobiranje in seštevanje vrednosti elementov vektorjev doseženih pretočnih časov operacijskih naročil posameznega izdelovalnega oziroma montažnega naročila Slika 6 prikazuje princip naključnega pobiranja in seštevanja vrednosti elementov vektorjev v preteklosti doseženih pretočnih časov operacijskih naročil načrtovanih izdelovalnih in montažnih naročil. Slika 5. Tehnološki oziroma montažni postopki sestavnih delov in sklopov naročila I SD; SK -. SDi SKi SPz Leganda: TOSD1, - pretočni čas sestavnega dela SD1, dobljen po prvi iteraciji TOSK,,, - pretočni čas sklopa SK1, dobljen po prvi iteraciji TOI,1- pretočni čas proizvoda I, dobljen po prvi itera- ciji SDs TOi,i T02,I TOI3 TOzia \ TOi,4 T02,4 TOn,i TOn^ \ TOn,4 = TOsd1,1 DMi 1 DM3 DM4 - rroi,. T02, Ta,- T01,; TOn,: TO,,2 TO2, TOn,2 TO1,, T02,4 TOn,4 TOI,5 T02,5 Ta,5 m = TaK DMi 1 DMi I DM2 I DM4 TOI,2 TOM T02,2 \ T02,4 Td.2 \ T6„,4 = TOsd3,1 DM, I PIVU TOI,5 TO; '2,5 TOn,5 TOI,6 T02,6 = TO, TOn,6 DMs I DMe I Pretočni čas Slika 6. Naključno pobiranje in seštevanje vrednosti elementov vektorjev v preteklosti doseženih pretočnih časov operacijskih naročil 0. 1. 2. SD; SK SDi SKi SD2 SD3 VsD1 = TOsdi,i TOsd1,2 TOsDi.k DIVU I DM3 I DM4 VsD2= TOsD2,1 TOSD2,2 TOsD2,k OMI I DM3 I DMŽ I DMT" VsKI- TOski,i TOsk1,2 TOsKi.k VsD3= TOSD3,1 TOsd3,2 TOsD3,k DM2 DM4 1 VF TO„ TO,,2 TO,,, DM5 I DM6 1 Pretočni čas Slika 7. Tvorjenje vektorjev pričakovanih pretočnih časov izdelovalnih in montažnih naročil načrtovanega naročila Pri čemer je: TOSD1 k ^ pretočni čas sestavnega dela SD1, dobljen s k-to iteracijo ^ vektor pretočnih časov sestavnega dela SD1 k ^ število izvedenih iteracij ki ga pri majhnem številu iteracij ni možno dobiti. Kriterij za zadostno število iteracij je ugotovitev, da večkratni zagon postopka da primerljive rezultate, s čimer je dosežena stabilnost oziroma konvergenca postopka. 5. korak: Določitev vektorja pričakovanih pretočnih časov načrtovanega naročila Da bi določili vektor pričakovanih pretočnih časov načrtovanega naročila VI, je potrebno gantogram naročila (slika 7) pretvoriti v aktiv-nostni mrežni diagram naročila ter vanj vnesti vektorje pričakovanih pretočnih časov izdelovalnih in montažnih naročil načrtovanega naročila (slika 8). SD, i' i Vso, TZsd, TKso, SDo L.J SDj Vso. TZSD, TKsnt VsDj TZSD; TKsd, SK, Vs<, TZsk, TKsk, j SD3 Vse, T^ ■n