Magnetická levitace mění boj proti tření, ložisko drží ve vzduchu

Tření je jedním z největších skrytých „žroutů“ energie moderního průmyslu. Každý den zpomaluje stroje, zahřívá jejich součásti a postupně je opotřebovává. Nová generace magnetických ložisek se proto vydává opačným směrem: místo aby tření omezovala, snaží se ho jednoduše odstranit.

Tření je zvláštní fenomén. Bez něj bychom nedokázali chodit, brzdit jízdní kolo, ale ani držet předměty v rukou. Jakmile ale rozpohybujeme průmyslový stroj, začne být tření spíš překážkou než pomocníkem.

A nejde o zanedbatelný problém. Odhady hovoří o tom, že přibližně pětina celosvětové spotřeby energie souvisí se ztrátami způsobenými třením. V době, kdy průmysl hledá způsoby, jak spotřebovávat méně energie a současně prodlužovat životnost zařízení, se proto i zdánlivě malá mechanická ztráta stává důležitým tématem.

Jedna z cest vede překvapivě jednoduchou myšlenkou: co kdyby se dvě pohybující součásti vůbec nemusely dotýkat?

Klasické kuličkové ložisko funguje díky fyzickému kontaktu. Kuličky se odvalují mezi kroužky a umožňují hřídeli otáčet se mnohem snadněji, než kdyby se součásti o sebe přímo třely.

Ani tak ale tření úplně nezmizí.

Magnetické ložisko přichází s jiným principem. Pomocí magnetických sil dokáže udržovat rotující hřídel v požadované poloze bez přímého mechanického kontaktu uvnitř ložiska.

Výsledkem je pozoruhodná situace: součást, která se má otáčet, je v určitém smyslu zavěšena v prostoru.

A právě absence kontaktu přináší několik potenciálních výhod. Není potřeba stejné množství mazání jako u tradičních řešení, nevzniká klasické mechanické opotřebení a část energie, která by se jinak proměnila v teplo a odpor, může zůstat k dispozici pro samotný pohyb stroje.

Příběh společnosti SKF, která se vývojem ložisek zabývá už více než století, přitom nezačal futuristickou technologií.

Na začátku 20. století řešili inženýři ve švédském Göteborgu velmi praktický problém. Město bylo postavené na nestabilním podloží a postupné sesedání budov mohlo způsobovat nestabilní osy strojních zařízení.

V roce 1907 přišel Sven Wingquist s konstrukcí samonaklápěcího kuličkového ložiska, která tento problém pomohla řešit. Vynález se stal základem rychlého rozvoje SKF a zároveň ukázal, jak důležitou roli mohou sehrát na první pohled nenápadné součástky v celém průmyslu.

O více než sto let později je princip stále podobný: hledat způsob, jak dostat mechanické ztráty co nejníže.

Jen místo kuliček nastupují magnetická pole.

Přínos magnetických ložisek není pouze v samotné energetické účinnosti.

Když se součásti nedotýkají, nemohou se opotřebovávat stejným způsobem jako klasické mechanické komponenty. To může znamenat delší intervaly údržby, menší potřebu výměny součástek a také nižší spotřebu maziv.

V některých průmyslových aplikacích přitom nejde o teoretickou technologii budoucnosti. Magnetická ložiska se používají například v energeticky náročných systémech, mezi které patří kompresory, chladicí zařízení nebo infrastruktura datových center.

Právě datová centra jsou přitom zajímavým příkladem. Jejich provoz vyžaduje obrovské množství energie nejen pro samotné výpočty, ale také pro chlazení. Každé zvýšení účinnosti jednotlivých komponent tak může mít v součtu významný dopad.

Tady se však objevuje problém, na který technologické firmy narážejí opakovaně.

Můžete vymyslet výrazně účinnější technologii, to ale ještě neznamená, že ji zákazníci okamžitě začnou používat.

Nové zařízení často vyžaduje vysokou počáteční investici. Firma tak musí zaplatit dnes, zatímco úspory energie, nižší údržba a delší životnost zařízení přicházejí postupně v dalších letech.

A právě zde SKF zkouší další část svého řešení.

Společnost připomíná vlastní historii z roku 1919, kdy existoval model umožňující zákazníkům financovat investici z úspor, které technologie postupně vytvářela.

Nyní se k této myšlence vrací v rámci modelu označovaného jako „Plaťte, jako by to bylo v roce 1919“.

Princip je jednoduchý: zákazník nemusí v každém případě zaplatit celou investici předem. Náklady se mohou rozložit v čase a jednotlivé podmínky se posuzují podle konkrétního projektu.

Sebelepší energeticky úsporné zařízení může zůstat nevyužité, pokud je jeho pořizovací cena příliš vysoká.

Magnetické ložisko samozřejmě není univerzálním řešením všech energetických problémů průmyslu. Jeho nasazení závisí na konkrétní aplikaci, konstrukci stroje i ekonomice provozu.

Ukazuje ale zajímavý směr technologického vývoje.

Namísto neustálého hledání způsobů, jak vyrobit odolnější součástku, lze někdy problém vyřešit elegantněji: odstranit kontakt, který způsobuje opotřebení, a využít jiný fyzikální princip.

Boj proti tření tak nemusí znamenat jen výrobu lepších maziv, přesnějších povrchů nebo odolnějších materiálů. Může znamenat také svět, ve kterém se některé klíčové části stroje jednoduše přestanou dotýkat.

Zdroj: Tisková zpráva SKF