Siebeinleger
| von Jana Kalka, Marketing und Kommunikation, J. Engelsmann
  • Beengte Platzverhältnisse erfordern oft maßgeschneiderte Anlagenlösungen, damit ein wirtschaftlicher Betrieb mit möglichst wenigen Unterbrechungen möglich ist.
  • Das vorgestellte Beispiel beschreibt eine Anlage zum Sieben, Dosieren und Abfüllen, die sich durch geeignete Anpassungen mit geringem Platzbedarf in die Produktion integrieren ließ.
  • Die optimierte Konstruktion ermöglichte außerdem die Integration eines Vorlagebehälters als zusätzlichen Prozessschritt, der den Durchsatz des Gesamtprozesses steigert

Mit standardisierten Komponenten stoßen Anlagenplaner schnell an ihre Grenzen, wenn es unter engen Platzverhältnissen viele verschiedene Produktions- und Verfahrensschritte abzubilden und nahtlos miteinander zu verknüpfen gilt.

Vor dieser Herausforderung stand auch ein Produzent aus der Chemiebranche, der für seine geplante Produktionshalle eine passende Anlagenunit suchte. Die Aufgabenstellung: Verschiedene chemische Produkte sollten am Ende des Herstellungsprozesses von Grobanteilen befreit und anschließend dosiert in Big Bags abgefüllt werden. Da man es bereits an anderen Stellen der Produktion im Einsatz hatte, wollte der Betreiber auch in diesem Fall das Vibrationssieb JEL Konti von J. Engelsmann einsetzen. Da die Schüttgutexperten aus Ludwigshafen neben einzelnen Siebmaschinen oder Big-Bag-Entleer- und Befüllstationen auch individuell konstruierte Anlagenunits anbieten, erhielt das Unternehmen den Auftrag nicht nur für die Siebmaschine, sondern für die komplette Kleinanlage.

Prozessabschnitt Nr. 1: Abtrennung von Grobanteilen

In diesem speziellen Anwendungsfall sollte das Vibrationssieb erhöht auf dem Boden des ersten Stocks installiert werden – im Erdgeschoss darunter die Big-Bag-Abfüllstation. Die ausgesiebten Grobanteile sollten über den Grobgutauslauf in einen bauseitigen Sammelbehälter neben der Abfüllstation eingetragen werden. Um diesen Behälter überhaupt erreichen zu können, musste der Grobgutauslauf der Vibrationssiebmaschine umkonstruiert und um 30° geneigt werden.

Da die einzelnen Produkte auch unterschiedliche Schüttguteigenschaften aufweisen, sollte das Sieb flexibel anzupassen sein – ein prädestinierter Anwendungsfall der Maschine. Viele Parameter des Geräts sind regulierbar, wie beispielsweise die Siebneigung, Schwingamplitude oder auch der Einstellwinkel der Vibrationsmotoren. So lassen sich auch mehrere Produkte problemlos sieben. Da bei Produktwechseln oft auch andere Siebleger verwendet werden, ist ein schneller Austausch der Einleger definitiv von Vorteil. Mit dem speziellen Schubladensystem der Siebmaschine erfolgt dieser in Sekundenschnelle und mit nur wenigen Handgriffen. Die meisten Siebmaschinen müssen erst von der Produktzuführung getrennt werden, damit der Maschinendeckel und die einzelnen Siebdecks demontiert und von oben aus der Maschine entnommen werden können. Bei der JEL Konti wird lediglich ein stirnseitiger Maschinendeckel abgenommen und schon kann der Siebeinleger wie eine Schublade aus dem Siebgehäuse gezogen werden. Das Abtrennen von der Produktzu- und -abführung ist in dem Fall nicht erforderlich.

Genauso wichtig wie flexible Anpassungsmöglichkeiten und ein einfaches Handling ist die gründliche Reinigbarkeit des Equipments – denn gerade bei häufig anfallenden Produktwechseln sollte sichergestellt sein, dass sich die verschiedenen Schüttgüter nicht miteinander vermischen. Auch darauf ist die Vibrationssiebmaschine ausgelegt: Der rechteckige Siebtrog ist mit vergrößerten Radien ausgeführt. Dadurch ist der Innentrog frei von Ecken und Kanten, in denen sich Produktreste festsetzen könnten. Innenliegende Dichtungen sind bequem zu erreichen und können schnell und ohne den Einsatz von Werkzeugen entfernt, gereinigt und anschließend wieder aufgesteckt werden. Dies reduziert den Reinigungsaufwand auf ein Minimum.

Prozessabschnitt Nr. 2: Dosierung

Nach der Siebstufe sollte das Produkt dosiert in die Big-Bag-Abfüllstation gefördert werden. Das Problem dabei: Wird ein voller Big Bag abgebunden und ein neuer in die Station eingebracht, müsste man die Siebmaschine abschalten, damit sich das Produkt nicht in den Förderorganen anstaut. Das kostet nicht nur Zeit, sondern vor allem wertvolle Durchsatzleistung.

Behälter

Der Vorlagebehälter wurde zwischen Siebmaschine und Abfüllstation integriert und dient als Pufferspeicher.

Um das zu vermeiden, schlug der Anlagenanbieter vor, einen Vorlagebehälter als Pufferspeicher zwischen Siebmaschine und Abfüllstation zu integrieren. Auf diese Weise kann der Bediener bequem den angeschlossenen Big Bag wechseln, ohne den Herstellungs- bzw. Siebprozess stoppen zu müssen. Viel Raum stand für diesen Zwischenschritt jedoch nicht zur Verfügung, denn die Big-Bag-Abfüllstation nahm mit ihren geplanten 3,10 m Höhe bereits sehr viel Platz in Anspruch. Der Vorlagebehälter musste also konstruktiv so angepasst werden, dass er genau in den verbleibenden Raum zwischen der Big-Bag-Abfüllstation und der Siebmaschine passt. In dem Fall bedeutete das auch, dass der obere Teil des Vorlagebehälters direkt in die Geschossdecke unterhalb der Vibrationssiebmaschine eingelassen wurde.

Der Vorlagebehälter ist mit zwei Füllstandsmeldern ausgestattet, die den Mindest- und Maximal-Füllstand überwachen. Auch hier war es dem Betreiber wichtig, das Equipment an verschiedene Produkte und Prozesseigenschaften anpassen zu können. Bei trockenen, rieselfähigen Produkten ist die Füllstandmessung unproblematisch, da sie eine gleichmäßige Materialsäule im Behälter aufbauen. Bei Produkten mit ungünstigeren Fließeigenschaften ist die Messung etwas schwieriger, da sie steilere oder flachere Schüttkegel unter dem Einlauf ausbilden. Auch die Umgebungstemperatur beeinflusst, wie sich ein Schüttgut verhält. Bei dem Vollmelder entschied sich der Betreiber daher für eine Schwinggabel mit Rohrverlängerung, bei der die Gabel an jeder beliebigen Stelle des Rohrs befestigt werden kann.

Zusätzlich ist der Vorlagebehälter mit einem Schneckenprobenehmer ausgestattet. Der ermöglicht es dem Betreiber, Proben aus dem laufenden Produktstrom zu entnehmen. Die durch den Produktstrom verdrängte staubhaltige Luft kann durch einen angebauten Entstaubungsfilter nach außen entweichen. Genau wie die Siebmaschine sollte auch der Behälter möglichst schnell und einfach zu reinigen sein. Der Deckel wurde daher verschraubt ausgeführt, sodass der Bediener mit nur wenigen Handgriffen Zugang zum Inneren des Behälters bekommt und ihn einfach reinigen kann.

Der dosierte Materialaustrag aus dem Vorlagebehälter in die Abfüllstation wird mit einer Vibrationsdosierklappe am Auslauf des Behälters gesteuert. Vibrierende Dosierklappen haben vor allem zwei Vorteile gegenüber handelsüblichen Klappen: ein besserer Produktfluss ohne Brückenbildung und eine sehr genaue Dosierung. Werden Standard-Dosierklappen nach längerer Zeit wieder geöffnet, bleibt der Produktfluss oft zunächst aus. Grund dafür sind vor allem Brücken mit verdichtetem Material, die sich häufig bilden, wenn ein Schüttgut für längere Zeit nicht bewegt wurde. Wird vor dem Öffnen der Klappe die Vibrationsfunktion betätigt, setzt die Vibration den Massefluss der darüber liegenden Materialsäule wieder in Gang. Die Steuerung des Öffnungswinkels der Dosierklappe ermöglicht zudem eine sehr genaue Dosierung beim Produktaustrag. Über die angebaute Steuerung wählt der Bediener das gewünschte Sollgewicht, die Dosierung aus dem Behälter erfolgt dann automatisch. Die Vibrationsfunktion der Klappe kann nach Bedarf zu- und abgeschaltet werden.

Prozessabschnitt Nr. 3: Abfüllung

Big Bag Abfüllung

Über den Vorlagebehälter fließt das Produkt dosiert in die Abfüllstation und den daran angeschlossenen Big Bag.

Aus dem Vorlagebehälter kommend, fließt das Produkt über einen flexiblen Kompensator direkt in die Big-Bag-Abfüllstation bzw. den daran angeschlossenen Big Bag. Zur Verwiegung der Gebinde ist die Abfüllstation mit einem Wägerahmen ausgestattet, der auf vier Wägemesszellen aufgebaut ist. Der Kompensator ist in dem Fall nicht nur reines Bindeglied zwischen Vorlagebehälter und Abfüllstation, er entkoppelt auch die Waage, damit lediglich der angeschlossene Big Bag verwogen wird. Der Anschluss eines leeren Big Bags ist denkbar einfach: Über eine Bühne kann der Bediener den Big Bag bequem in die Haken der Station einhängen. Nun wird der Big-Bag-Einlauf am Abfüllkopf befestigt und die Blähmanschette pneumatisch betätigt. Das Aufblasen der Manschette verklemmt den Big Bag fest in dieser Position, sodass er sich sicher befüllen lässt. An den seitlichen Aspirationsanschluss kann eine bauseitige Entstaubungsanlage angeschlossen werden, die einen staubfreien Abfüllprozess sicherstellt.

Da der Betreiber die Entleerstation über eine bauseitige Bühne bedienen wollte und verhältnismäßig große Big Bags von zwei Metern Höhe einsetzt, handelt es sich auch bei dem Abfüllgestell um eine Sonderkonstruktion, die speziell für diese Anwendung konzipiert wurde. Da es sich beim Aufstellort um einen explosionsgefährdeten Atex-Bereich handelt, ist die komplette Abfüllstation geerdet ausgeführt.

Fazit: hohes Maß an Flexibilität

Die Integration von Produktionsequipment erfordert ein hohes Maß an Flexibilität – vor allem dann, wenn die Platzverhältnisse am Aufstellort schwierig sind. Oft lassen sich Produktionsanlagen erst durch die exakte Anpassung an die Prozesswelt des Auftraggebers wirtschaftlich betreiben. Durch die passgenaue Integration der Anlagenunit konnte der Auftraggeber in diesem Beispiel den begrenzten Platz optimal ausnutzen und sogar einen zusätzlichen Prozessschritt integrieren. Mit dem Vorlagebehälter als Zwischenpuffer konnte der Betreiber die Durchsatzleistung seines Produktionsprozesses maximieren.

Solids 2020 Halle 4 – E09

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