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PVC staubdicht klassieren: Siebprozess in Schwung gebracht

PVC zeichnet sich durch sein breites Anwendungsspektrum und seine kostengünstige Anschaffung aus. Dementsprechend wirtschaftlich müssen die Produktionsverfahren zur Herstellung des PVC-Rohstoffes gestaltet sein. Ein Verarbeitungsprozess bei der Herstellung von PVC ist die Überkornabtrennung durch maschinelles Sieben. Hierbei stellen die Siebfähigkeiten des Rohmaterials höchste Anforderungen an die eingesetzte Technik, wie ein aktuelles Projekt des Siebmaschinen-Herstellers J. Engelsmann AG zeigt.

Insbesondere die staub- und körnige Beschaffenheit von Kunststoffen in Primärform erschweren die Siebaufgabe und stellen höchste Ansprüche an Durchsatzleistung, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit des Maschineneinsatzes. So geschehen auch bei einem weltweit operierenden PVC-Hersteller, der wegen anhaltender Probleme bei der Klassiersiebung von S-PVC an einem seiner Produktionsstandorte in Skandinavien seinen kompletten Bestand an Siebmaschinen Zug um Zug austauschte. Anfang diesen Jahres wurde die letzte Langhub-Siebmaschine der Marke Freischwinger bei der J. Engelsmann AG in Ludwigshafen in Richtung Norden verladen.

Komplexe Siebaufgabe: Probleme beim Klassieren von S-PVC

Der über einen Messekontakt auf Engelsmann aufmerksam gewordene Chemiekonzern stellt u. a. S-PVC her. Das Suspensionsverfahren wird in 85 % der PVC-Herstellung eingesetzt. Als Endprodukt erhält man PVC-Körner, welche sich durch geringe Wasseraufnahme und hohe Reinheit auszeichnen. Die Siebeigenschaften von PVC hängen von der Partikelgröße, genauer dem Durchmesser und dessen Zusammensetzung ab. In der Regel wird die Überkornabtrennung per Klassiersieb bei einer Maschenweite von 400 µm durchgeführt, um unerwünschte Agglomerate und Überkorn auszusieben. Das Gutkorn dagegen passiert die Maschen des Siebgewebes.

Die Probleme des PVC-Produzenten mit dem bisher eingesetzten Maschinentyp waren vielfältig und behinderten einen sicheren und wirtschaftlichen Siebprozess. Ein besonders wichtiges Anforderungskriterium für den Kunststoff-Hersteller war die Gewährleistung eines staubdichten Siebvorgangs, um das Umfeld vor gesundheitsschädlichen Staubpartikeln zu schützen. Immer wiedertrat beim Betrieb der bisher eingesetzten Siebmaschinen Staub aus. Ebenso stand eine höhere Produktivität und Wirtschaftlichkeit des Maschineneinsatzes ganz oben auf der Wunschliste. Dies betraf den Ersatzteilverschleiß ebenso wie den Energieverbrauch und das Handling bei Wartung und Reinigung der Maschinen. Insbesondere das ölgeschmierte Getriebe der Siebmaschinen bereitete Probleme, da wiederkehrend Getriebeöl den Untergrund verschmutzte und die störanfälligen Gleitlager den Ersatzteilbedarf in die Höhe trieben. Zudem verursachten die laufenden Getriebe einen enormen Geräuschpegel von über 85 dB(A).

Freischwingende Siebmaschine separiert trennscharf und staubdicht

Dank der umfangreichen Erfahrungen mit komplexen Siebaufgaben wusste man bei Engelsmann um die Problematik beim Sieben von pulvrigem und granulatförmigem PVC. Nach eingehenden Tests mit dem Originalprodukt waren sich die Engelsmann-Konstrukteure sicher, dass mit dem Einsatz derLanghubsiebmaschine der Modellreihe Freischwinger die vorhandenen Schwierigkeiten des PVC-Herstellers gelöst werden können. Das freischwingende Sieb wurde von Engelsmann speziell für eine wirtschaftliche Klassierung von trockenen und rieselfähigen Schüttgütern konzipiert. Wegen seiner hohen Durchsatzleistung von bis zu 250 to./h und der besonders produktschonenden Klassierung mit einer trennscharfen Seperation von bis zu 98,5% wird das Freischwinger-Modell in allen Bereichen der Chemie-, Pharma-, Kunststoff- und Lebensmittelindustrie eingesetzt.

Um das vom Kunden geforderte Leistungsniveau von 12,5 to. Durchsatz pro Stunde zu erreichen, wurde die Freischwinger-Siebmaschine mit sechs hintereinander angeordneten Siebeinlegern mit 3,0 qm Gesamtfläche und Maschenweiten von 400 µm ausgestattet. Unterhalb des Siebgewebes ist auf einem Wellengitter ein Kugelabreinigungssystem angeordnet, welches das Maschengewebe während des Siebvorgangs durchlässig hält. Die einzelnen Siebflächen werden mittels Prallklopfkugeln abgereinigt, indem die Kugeln durch die horizontalen Schwingungen der Maschine gegen das Maschengewebe geschleudert werden. Mit einer einstellbaren Siebneigung ausgestattet, kann die Fließgeschwindigkeit des PVC-Produkts und somit dessen Verweilzeit auf dem Siebgewebe mit einem veränderten Neigungswinkel des Siebdecks beeinflusst werden. Im Auslieferungszustand hat der Freischwinger einen Neigungswinkel von 5°. Dieser Winkel ist jederzeit um ± 2 °verstellbar.

Ressourcenschonender Betrieb durch Schwungantrieb

Für einen energiearmen Betrieb ist die 850 kg schwere Freischwinger-Siebmaschine mit einem speziell entwickelten Schwungantrieb ausgestattet. Angetrieben über einen Elektromotor, der seine Kraft mittels eines Keilriemens auf eine mit Schubstangen versehende Schwungmasse überträgt, ist diese exakt auf die Masse des Siebtrogs abgestimmt. Dabei wiegt der Antriebsstrang (Welle und Schwungscheibe) in etwa so viel wie der Trog inklusive dem Produkt. Der Motor treibt die Masse ca. 15 Sekunden mit vollem Nennstrom an und hält sie dann mit lediglich 10-20 Prozent des Nennstroms in Schwung. Dabei wird die elektrische Energie in Rotationsenergie umgewandelt, in den Schwungscheiben gespeichert und nach und nach abgeben. Dank des auf dem Masseausgleich basierenden Antriebs wird für den Betrieb der Maschine nur wenig Energie benötigt (1,1 kW bei 3,0 qm Siebfläche). Im Gegensatz zu den bisher eingesetzten Siebmaschinen mit ölgeschmiertem Motorgetriebe unterliegt der Schwungantrieb nur geringem Verschleiß, was wiederum einen niedrigen Materialeinsatz und Wartungsaufwand zur Folge hat.

Maschinenwechsel senkte Betriebskosten um fast die Hälfte

Um Stillstandszeiten zu minimieren und eine möglichst hohe Verfügbarkeit der Siebmaschinen zu erreichen, ist es wichtig, dass die Siebeinleger schnell und einfach ausgetauscht werden können. Hierfür ist die Freischwinger-Maschine mit einer Schnellwechselausführung versehen. Der Trogdeckel besteht aufgrund des geringeren Gewichts aus Aluminium und ist in mehrere leicht per Hand abnehmbare Segmente unterteilt, was einen direkten Zugriff auf die jeweiligen Siebeinleger ohne den Einsatz von Hebewerkzeug ermöglicht. Der Zeitaufwand im Vergleich zu einem nicht fragmentierten Deckel wird dadurch erheblich verkürzt. Nach dem Entfernen der Deckelteile können die genormten durch Pressleisten arretierten Siebeinleger einzeln mit Hilfe der angebrachten Schnellspanner mit wenigen Handgriffen ausgewechselt werden. Ebenso können Ersatzteile im Innern der Maschinen leicht erreicht und ausgetauscht werden. Mit Hilfe der Schnellspanner-Verschlüsse wird der Siebtrog staubdicht mit den Deckelteilen verschlossen und das Austreten von Staubpartikeln während des Siebvorgangs verhindert. Im Fall sich setzender Dichtung stellen sich die Deckelspanner automatisch nach. Ein im Deckel eingebrachtes Sichtfenster ermöglicht die optische Überwachung des Siebvorgangs.

Das Ersetzen der bestehenden Siebmaschinen mit den insgesamt vier Freischwinger-Modellen hat sich für den Chemieproduzenten in vielfacher Hinsicht gelohnt. Neben der nun staubdichten und damit umweltschonenderen Überkornabsiebung brachten die durch den geringeren Reinigungs- und Wartungsaufwand reduzierten Stillstandszeiten eine höhere Maschinenverfügbarkeit und damit ein größeres Maß an Produktivität. Auf der Kostenseite haben sich durch den Schwungantrieb der Energieverbrauch sowie der Wartungs- und Ersatzteilaufwand stark verringern lassen, was sich in einer Halbierung der Betriebskosten bemerkbar machte. Die Freischwinger-Maschinen ermöglichten somit die vom Chemieproduzenten gewünschten Laufzeiten im Dreischichtbetrieb bei 360 Tagen im Jahr, wobei alle Siebmaschinen auf Kundenwunsch für eine Arbeitswoche abgeschaltet, überprüft und gewartet werden.

Eigenschaften im Überblick PVC-Siebmaschine Freischwinger

  • niedriger Energieverbrauch durch Schwungantrieb
  • segmentierter Trogdeckel
  • staubdichter Siebtrog
  • geringer Wartungs- und Ersatzteilbedarf
  • hohe Selektivität (bis zu 98,5%)
  • Laufruhe < 78 dB(A)
  • hohe Gewebestandzeit