Hydraulika a pneumatika. Quo vadis?

Určitě jste stejně jako já zaznamenali, že v posledních letech se z diskuzí, článků či reportáží o technice vytratily pojmy jako konstrukce, projekce, funkcionalita, procesy atd. Naproti tomu všude slyšíme: Industry 4.0, IoT, IIoT , ICT, IT apod. Právě tyto zkratky a označení prezentují aktuální trend, který v následujícím období přinese do vývojových, výrobních či logistických procesů zcela nový inovativní přístup, v konečném důsledku směřující k větší efektivitě lidského konání.

Nezapomínejme však na elementární základ, kterým jsou všechny ty pohony, motory, aktuátory, ventily, válce, hadice, šroubení filtry, čerpadla, bez nichž by vyšší technologie nebyly ničím – jen krásnými idejemi.

Na platformě CHAP často debatujeme o tom, jak se tradiční pojetí a úloha hydrauliky a pneumatiky mění, jak jsou hydraulické a pneumatické pohony nahrazovány elektrickými a dříve ryze hydraulické pohony jsou nejen v industriálních, ale i mobilních zařízeních nahrazovány elektromotory. Někteří starší kolegové to nesou nelibě, obávají se ztráty pozic pro „tradiční“ hydrauliku a pneumatiku, výrazy jako „elektrické lisování a spojování“ jsou pro ně neakceptovatelné. Já patřím mezi příznivce inovativního přístupu, propojování a vzájemné kooperace technologií a jsem rád, že mezi mými kolegy v CAHP tento názor převažuje. Současné tendence se proto snažíme zahrnout v obsahové náplni odborných seminářů, které připravujeme pro širokou technickou veřejnost. Letos v září v Praze pořádáme 24. mezinárodní konferenci Hydraulika a pneumatika a již nyní je z témat dosud přihlášených příspěvků zřejmé, že obsahová náplň bude mixem informací napříč obory nejen z oblasti fluidní techniky.

Jisté je, že bez základních stavebních kamenů všech strojů a zařízení, tedy hydraulických a pneumatických prvků, to zatím prostě nejde. Znovu jsem si to uvědomil při návštěvě letošního veletrhu IAMD v Hannoveru. Více než 40% podíl měli vystavovatelé z oblasti nových informačních a komunikačních technologií, vedle nich však mnoho vystavovatelů z různých zemí světa prezentovalo výsledky inovací, dlouhodobého vývoje a vylepšování výrobků právě ve sféře těchto základních kamenů.

Podle mých zkušeností jde o zvyšování výkonové hustoty komponent, hledání úspor nejen ve výrobě a spotřebě tlakových médií, ale také při jejich distribuci od zdroje ke spotřebiči, o odklon od tradičních výrobních postupů směrem k aditivní výrobě a hlavně o zlomové rozšíření komunikačních možností jednotlivých komponent směrem k nadřazeným systémům, zásadní rozšiřování portfolia monitorovacích prvků a systémů pro téměř všechna pracovní média. Cílem je maximální účinnost výrobních procesů, vysoká operativní účinnost a optimalizace/minimalizace vlastnických nákladů.

Pracovní tlaky v hydraulice byly dříve 160 bar, později 210, a když jsme se někdy před 25 lety dostali na 350 bar jmenovitého tlaku, domnívali jsme se, že výš už to nejde. Díky novým materiálům se však postupem času mnoho výrobců dostalo až na hladinu 450–500 bar, případně i výše, a to se nebavíme jen o mobilních aplikacích, ale o možném budoucím industriálním standardu. 100 dm3.min-1 při 200 barech je energeticky totéž jako 50 dm3.min-1 při 400 barech, což ovšem znamená, že pro průtok 50 dm3.min-1 je vše menší, ale ne nezbytně těžší. Občas se sám sebe ptám, kde se tento trend nakonec zastaví. Přidáme-li stále větší podíl elektricky regulovaných zdrojů – čerpadel –, dojdeme k energetickým úsporám v řádech desítek procent, což zejména u mobilních zařízení znamená přeneseně nižší emise a ekologičtější provoz.

Podobný trend předpokládám i v pneumatice, kde mnozí mají stále tendenci vycházet ze statusu, že pro pneumatiku je určeno 6 bar. Jenže na trhu jsou běžně prvky umožňující pracovat se jmenovitým tlakem až 16 bar, což znamená při stejných rozměrech aktuátoru téměř trojnásobnou sílu, respektive pro stejnou sílu až o dvě velikosti menší aktuátor, a tedy i nižší spotřebu vzduchu. Přitom 16 bar nemusí být konečná hodnota – už nyní existují zdroje, které dokážou vyrobit stlačený vzduch o tlaku až 40 bar! Předmětem tohoto textu je náhled do budoucnosti v průmyslové a mobilní standardní pneumatice, nezmiňuji zde proto specifické aplikace pracující s tlaky ještě vyššími – letectví, kosmonautika atd. Přidá-li se větší rozšíření technologií pro úspory spotřeby vzduchu (obecně označované jako „air savery“), doprovázené kontinuálním monitoringem média v rozvodné síti, rázem dojde ke snížení energetické náročnosti stejných operací ne o jednotky procent, ale o desítky procent. Navíc údržbář již nemusí „obíhat“ provoz, ale všechny klíčové parametry vidí v reálném čase ve svém počítači, tabletu nebo chytrém telefonu.

Další velký potenciál spatřuji v optimalizaci návrhu skladby celých systémů: příkon a ostatní veličiny v souladu s reálnými provozními podmínkami, v optimalizaci velikosti nejen výkonových členů, ale hlavně zdrojů, kde se tvoří největší úspory. Klíčová je rovněž optimalizace zdrojů s ohledem na skutečné provozní podmínky – generuji jen tolik příkonu, kolik v danou chvíli potřebuji, čímž dochází k minimalizaci ztrát v rozvodech pracovních médií. Typickým příkladem jsou elektrohydraulické pohony/aktuátory. Ty v řadě aplikací nahradily standardní hydraulické válce ovládané ventilovými bloky, které jsou napájeny prostřednictvím rozsáhlých sítí potrubních rozvodů regulujících stovky nebo i tisíce litrů oleje. Kompaktní elektrohydraulický pohon je usazen na místě původního hydraulického válce a místo trubek k němu vede jeden kabel a olejová náplň je minimální. Vzhledem k tomu, že takové autonomní zařízení je vybaveno řadou senzorů monitorujících provozní a poruchové stavy, současně komunikuje s nadřazeným systémem, ostatními zařízeními v procesu, servisním portálem atd. A tady se kruh uzavírá, protože zkratky Industry 4.0, IoT, IIoT a další prezentují tento vyšší způsob komunikace mezi stroji a zařízeními. Pokrok, který je tady a bude pokračovat.

Hydraulika a pneumatika směřují ke stále výkonnějším, sofistikovaným výrobkům a komponentům, které budou spolupracovat s ostatními technologiemi napříč různými technickými obory. V některých aplikacích ustoupí ze svých pozic, ale bez hydrauliky a pneumatiky se ještě hodně dlouho neobejdeme a v některých aplikacích zřejmě nebudou nahrazeny nikdy, ale to ukáže čas.

Všichni výrobci hydraulických a pneumatických prvků a systémů investují nemalé částky do vývoje, protože věří, že jejich výrobky budou stále potřeba. Ovšem část těchto prostředků bohužel zůstává nevyužita, protože chybí mozky a ruce, které by vývojové a trendové programy realizovaly. Ani univerzitní pracoviště nejsou schopna nabídnout dostatečnou lidskou kapacitu v rámci externí spolupráce na řadě zajímavých projektů. Je škoda, že nedostatek kvalifikovaných strojních a elektrotechnických inženýrů takovým způsobem limituje tvořivou a kreativní činnost, jakou vývoj a zkoušení nových výrobků a technologií dozajista je. Jsem si vědom, že tento problém my, hydraulikáři a pneumatikáři, nevyřešíme, to je úkol pro vládu a ministerstva.

Vážení čtenáři, věřím, že vás má úvaha zaujala, případně vás inspirovala k zamyšlení nad budoucností fluidní techniky. Všem vám přeji příjemné a hlavně odpočinkem naplněné léto.

Radim Olšovský

ROlsovsky@parker.com

www.parker.com/cz