Die Aufgabe:
Rohstoffe entleeren, präzise dosieren und schonend fördern
Die Anforderungen an Anlagen rund um das Schüttgut-Handling sind mitunter schon aufgrund spezieller Produkteigenschaften schwer zu erfüllen. Kommen jedoch noch bauliche Besonderheiten dazu, wird die Planung einer solchen Anlage zur echten Herausforderung.
Die exakte Dosierung und schonende Förderung von Rohstoffen zum Mischer entscheiden über die Qualität des Endproduktes. Dies gilt umso mehr, wenn daraus später hochwertige Folien entstehen sollen. Stimmt nur einer der vielen Parameter nicht, kann es nicht nur zu Problemen in der Folienproduktion führen, sondern auch in der späteren Anwendung. Bislang überwachte daher ein Folienspezialist mit Argusaugen und quasi per Hand die Dosierung und Zuführung der Ausgangsprodukte in den Mischprozess. Nun sollte jedoch eine neue Anlage in den Produktionsprozess integriert werden, mit der die Rohstoffe dem Mischer automatisiert zugeführt werden.
Die neue Abfüll- und Dosieranlage besteht aus drei Big-Bag-Entleerstationen sowie drei Sack-Entleervorrichtungen.
Für die Steuerung der Anlage ist nur noch ein Bediener nötig. Der gesamte Dosier- und Förderprozess läuft automatisiert ab. Besonderer Fokus lag auf der Produktübergabe aus den Säcken und Big Bags, hier wurde überall auf Staubdichtigkeit geachtet. Zusätzlich wurden Filter sowie eine automatische Absaugung installiert. Hinzu kam, dass teilweise Atex-Zonen berücksichtigt werden mussten.
Dies waren aber bei weitem nicht die einzigen Herausforderungen: So ist die Bodendecke, auf der die Anlage installiert wurde, lediglich zwölf Zentimeter dick. Die Last der Anlage musste also möglichst breit verteilt werden. Daher wurde die gesamte Abfüll- und Dosieranlage in einem eigens konstruierten Grundrahmen gesetzt.
Auch die Anlagenkonzeption an sich war ungewöhnlich. Normalerweise würde ein Produkt erst zum Mischer hin gefördert und dann direkt vor dem Mischer dosiert werden. In diesem Fall ließen es jedoch die räumlichen Gegebenheiten nicht zu, da der Platz für die Anlage ausgesprochen beengt werden. Daher entschied man sich dazu, dass die Produkte direkt nach der Entleerung dosiert und anschließend über eine sehr lange Förderleitung dem Mischer zugeführt werden.
Eigenwillige Schüttgüter
Auch die Anlagenkonzeption an sich war ungewöhnlich. Normalerweise würde ein Produkt erst zum Mischer hin gefördert und dann direkt vor dem Mischer dosiert werden. In diesem Fall ließen es jedoch die räumlichen Gegebenheiten nicht zu, da der Platz für die Anlage ausgesprochen beengt werden. Daher entschied man sich dazu, dass die Produkte direkt nach der Entleerung dosiert und anschließend über eine sehr lange Förderleitung dem Mischer zugeführt werden.
Es wurden drei Sackentleeranlagen und drei Big-Bag-Entleerungen für die Abfüllung integriert. Dabei wurde jede dieser Stationen auf die spezifischen Eigenschaften der sechs Rohstoffe ausgelegt: Zwei Rohstoffe mit unterschiedlichen Schüttgewichten kommen als Sackware und sind gut rieselfähig. Zwei weitere Produkttypen werden in Big Bags angeliefert und ähneln in der Konsistenz eher Mehl, sind also brückenbildend. Zwei weitere Rohstoffe haben ebenfalls ihre Tücken. Ein Farbstoff klebt geradezu an metallischen Flächen, während der andere zur Bildung von Klumpen neigt.
Dank der integrierten Walkvorrichtung, lassen sich auch brückenbildende Produkte gut entleeren.
Essenziell: Hohe Dosiergenauigkeit
Dosierung vom Feinsten
Je nach späterem Einsatzort der Folie, zum Beispiel drinnen oder draußen, oder auch der Farbe oder der gewünschten Folienstärke, besteht die Mischung aus unterschiedlichen Zusammensetzungen. Rund 140 Mischungen sind möglich. Die Anforderungen an die Genauigkeit bei der Abfüllung jedes einzelnen Rohstoffes sind daher sehr hoch. Jede Abweichung wirkt sich unmittelbar auf die Qualität der Folie aus. Daher muss zum Beispiel bei dem Farbstoff eine hohe Dosiergenauigkeit (plus minus 50 Gramm) eingehalten werden.
Bei der Entleerung des Big Bags, der den Farbstoff enthält, kommt die Austragsvorrichtung JEL AV zum Einsatz. Diese Austragsvorrichtung mit Rührwerk und Seitenabstreifern wurde speziell für die kontinuierliche Austragung schwer fließender Produkte entwickelt. Dafür sind die Räumarme keilförmig ausgebildet, die überdies randgängig an der Behälterwand verlaufen. Damit wird eine Zwangsaustragung erreicht – ohne Brückenbildung und Kernfluss. Ein negativ-konischer Behälter begünstig dabei das Nachrutschen des Materials von oben. Wird die Austragsvorrichtung gestartet, beginnt der Ausräumer am Behälterboden zu rotieren. Die Austragsmenge lässt sich über die Änderung der Drehzahl steuern. Behälter und Ausräumer sind leicht zu reinigen. Überdies ist aufgrund der geringen Drehzahlen ein sehr produktschonendes Austragen möglich.
Mit der Austragsvorrichtung JEL AV werden auch schwer fließende Produkte zuverlässig ausgetragen.
Ordentlich aufgerüttelt
Der Rohstoff aus der Sackware wird dagegen zunächst in den Sammelbehälter entleert. Für einen sauberen Prozess sorgt hier ein staubdichter Entleertrichter, der vollständig in Edelstahl ausgeführt ist und eine doppelte Abdichtung besitzt. Die Sackeinschüttkabine wurde zudem mit Entstaubungsfiltern ausgestattet. Vorteil ist die platzsparende Bauweise sowie die einfache Bedienung und Reinigung. Anschließend geht der Produktweg über einen Schieber und eine Dosierschnecke, die mit seitlichen Walkkissen ausgestattet und mit Druckluft beaufschlagt ist.
Zum besseren Austrag dieses Produktes passiert es zunächst noch ein Passiersieb mit Dosierschnecke. Das kompakte Passiersieb JEL PS wird für rieselfähige Schüttgüter zum Durchpassieren von überkornfreiem Produkt sowie zum Desagglomerieren von zusammenhaftenden Schüttgütern eingesetzt. Angetrieben wird das Passiersieb über einen Aufsteckgetriebemotor. Das Produkt fällt unterhalb des Siebs im gewünschten Zerkleinerungsgrad heraus und kann genau dosiert werden.
Zwei weitere Rohstoffe sind dagegen im Handling unkomplizierter, sie benötigen weder ein Passiersieb noch einen zusätzlichen Anschub durch die Walkkissen.
Für einen sauberen Prozess wurde die Sackeinschüttkabine mit Entstaubungsfiltern ausgestattet.
Zusammenhaftende Schüttgüter werden nach der Sackentleerung mithilfe des Passiersiebes JEL PS desagglomeriert.
Damit der Prozess läuft
Versuche geben Verfahrenssicherheit
Mit den nachgeschalteten Dosierschnecken wird die Dosierung noch präziser. Zunächst startet die Grobdosierung und dann die Feindosierung. Damit es zu keiner Nachrieselung kommt, wird der Schließdeckel an der Schnecke automatisch angesteuert und der Auslauf verschlossen. Dadurch wird die Dosierschnecke sehr sauber entleert und ein Produktaustrag wird vermieden.
Alle Dosierschnecken stehen auf Wägezellen. Ist die Dosierung abgeschlossen, werden die Produkte über einen Vakuumförderer zum Mischer befördert. Ungewöhnlich in der Anlage ist deren lange Förderleitung mit 25 Metern. Um die Strecke zu meistern, wurde daher auch der Vakuumförderer neu konstruiert. Denn trotz der Länge sollten die Komponenten in weniger als zwölf Sekunden zum Vorlagebehälter transportiert werden. Auch dieser musste im Übrigen aufgrund seiner Größe von 95 Litern angepasst werden. Hier wurde extra eine Schwerlastklappe entwickelt, die das Gewicht der Produkte hält, bevor diese dem Mischer zugeführt werden.
Alle Produkte werden nacheinander gefördert. Über Quetschventile werden die Rohrleitungen nach dem jeweiligen Produkt abgesperrt und die Rohrleitungen leergesaugt. Dafür wurden noch Kugelhähne in die Anlage integriert. Eventuelle Reste an den Rohrleitungen, wie etwa der stark haftende Farbstoff, werden durch Ultraschall-Converter frei gerüttelt.
Ausblick: Damit alle Abläufe in der Anlage perfekt aufeinander abgestimmt sind, wurden im Vorfeld drei Monate Versuche im Engelsmann-Technikum durchgeführt. So konnte die Anlage ‑ trotz der höchst unterschiedlichen Eigenschaften der zu dosierenden Produkte und der komplexen baulichen Anforderungen aufgrund der beengten Platzverhältnisse ‑ im Dezember 2023 installiert werden.
Alle Produkte werden hochgenau dosiert sowie sauber und vor allem staubfrei in den angeschlossenen Mischer gefördert, so dass nun qualitativ hochwertige Folien produziert werden können.