Düngemittel auf Basis von Harnstoff sind zwar gut rieselfähig, wirken jedoch sehr stark abrasiv. Das stellt bei ihrer Herstellung höchste Anforderungen an die eingesetzte Siebtechnik.

Wie mit einer auf die produktspezifischen Anforderungen zugeschnittenen JEL Freischwinger dennoch ein wirtschaftlicher Maschineneinsatz auf höchstem Produktivitätsniveau erreicht werden kann – hier erfahren Sie mehr darüber.

Pflanzen brauchen für ein gesundes Wachstum den richtigen Standort, Sonne, Wasser und Dünger. Hauptbestandteile mineralischer Pflanzendünger sind Stickstoff, Phosphor und Kalium. Dazu kommen weitere Mineralien und Spurenelemente. Harnstoffdünger enthält 46% reinen Stickstoff und ist weltweit einer der bedeutendsten Stickstoffdünger.

Harnstoff (lat. Urea) ist ein weißer, kristalliner und schwach nach Ammoniak riechender Feststoff – ungiftig und hygienisch unbedenklich. Er verfügt über eine hohe Wasserbindungsfähigkeit, weshalb er u.a. als Feuchtigkeitsfaktor in Kosmetika eingesetzt wird. Harnstoffgranulat ist in der Regel gut rieselfähig und bewegt sich beim Sieben problemlos über das Maschengewebe der Siebeinleger. Aufgrund seiner abrasiven, sprich schleifenden Eigenschaften greift er jedoch  schnell metallische Oberflächen und Beschichtungen an. Das muss bei der Konstruktion und den eingesetzten Werkstoffen konsequent im Blick behalten werden.

Für die Klassiersiebung des Harnstoffgranulates wurde als Basis die Schwingsiebmaschine JEL Freischwinger gewählt. Und mit individuellen Anpassungen auf die Siebung von abrasiven Düngemittel ausgelegt.

Die beiden JEL Freischwinger entstehen: Im Doppelpack bilden sie eine Siebfläche von insgesamt 24 m² ab. Und sind dennoch einfach im Handling und energieeffizient im Betrieb.

Hohe Durchsätze und doch produktschonend: Klassiersiebungen mit der JEL Freischwinger. Sogar bei der Anlieferung brauchte es Fingerspitzengefühl.

Produktschonende Klassierung | hohe Materialbeständigkeit | gesteigerte Produktivität

Und wirtschaftlich im Betrieb. Anforderungen, die die bis dato eingesetzte Siebtechnik eines anderen Herstellers nicht mehr voll erfüllt.

Aufgrund der hohen Produktkonzentration des Stickstoffdüngers wurde eine Trennschärfe von >98 % angestrebt. Als Durchsatzleistung wurden 52 t/h pro Maschine seitens des Kunden vorgegeben, um die geplante Produktionssteigerung zu erreichen. Maßgeblich für noch mehr Produktivität und Wirtschaftlichkeit bei der Klassiersiebung waren zudem: einfaches Maschinenhandling, mehr Energieeffizienz, kürzere Stillstandzeit bei der Reinigung und längere Wartungszyklen.

Das Grundmodell der Schwingsiebmaschine JEL Freischwinger wurde zur Klassiersiebung bei der Düngemittelproduktion auf die vorgegebenen Größenordnungen ausgelegt: Es wurden zwei Siebmaschinen geplant, jeweils in Eindeckausführung mit hintereinander angeordneten Siebeinlegern. Jede Klassiersiebmaschine bildet dabei eine Siebfläche von 12 m² ab.

Hohe Trennschärfe von 99 % erzielt. Das Nachsieben entfällt.

Angetrieben wird die Siebmaschine mit einem energieeffizienten Schwungantrieb. Das Antriebssystem versetzt den gesamten Siebtrog über Schubstangen in eine horizontale Schwingung, so dass eine optimale Verteilung der Harnstoffgranulate auf dem Siebgewebe erreicht wird. Eine minimale vertikale Kraftkomponente bei der Hubbewegung vermeidet dabei, dass sich die Partikel übereinander schichten und die sogenannte „Teppichbildung“ entsteht. Die feinkörnigen Harnstoffgranulate bewegen sich immer flächig und mit ausreichend Kontakt zum Siebgewebe über die Länge des Einlegers hinweg und können präzise klassiert werden.

Der Schwungantrieb versetzt Schubstangen und Siebtrog in eine gleichmäßige Schwungbewegung. Die Schwungscheiben speichern die kinetische Energie und geben sie nach und nach wieder ab.

Einmal in Bewegung, reichen für den Betrieb 10-20% des Nennstroms. Die beiden 7,5 t-Schwergewichte zur Düngemittelklassierung können so sparsam betrieben werden.  

Die Schwingsiebmaschinen werden über einen 5,5 KW starken Elektromotor angetrieben. Die Kraftübertragung erfolgt mittels Keilriemen auf eine Schwungscheibe, die über Schubstangen mit dem Siebtrog verbunden ist. Die Hubbewegung ist dabei exakt auf die Masse des Siebtrogs abgestimmt. Die Folge: Der niedrige Energiebedarf des Antriebssystems, beruhend auf dem exakten Massenausgleich zwischen der Antriebseinheit und dem Siebtrog. Der Motor treibt die Schwungmasse ca. 15 Sekunden mit vollem Nennstrom an. Dann sind 10 bis 20 % des Nennstroms ausreichend, um sie in Schwung zu halten. Dabei wird die elektrische Energie in Rotationsenergie umgewandelt, in den Schwungscheiben gespeichert und nach und nach abgegeben.

Produktschonender Verschleißschutz gegen Abrasivität, aber wie?

Mit durchdachten Konstruktionsmerkmalen, leicht austauschbaren Verschleißschutzvorrichtungen und widerstandfähigen Werkstoffen, gerade in den produktberührenden Bereichen.

Um die vom Harnstoffgranulat ausgehende Abrasivität auf die kritischen Teile zu minimieren, sind die Innenräume der beiden JEL Freischwinger so angelegt, dass das Granulat nur kurze Zeit auf dem Siebdeck verweilt.

An den kritischen Umlenkstellen der Siebmaschinen sind zusätzliche Schleißschutzbleche aus speziellen gehärteten Werkstoffen integriert. Sie verhindern ein zu schnelles „Durchschießen“ der heiklen Stellen und erhöhen die Standzeit der Maschinen deutlich.

Die Siebeinleger sind mit hartgezogenem Gewebe aus hochfestem Edelstahldraht bespannt. Produktverteilerbleche unter dem Einlauf sorgen für eine schonende Materialaufgabe in die Siebmaschine hinein. Das verhindert einerseits die Beschädigung des Maschengewebes. Andererseits wird das Granulat optimal flächig auf dem Siebgewebe verteilt. Beide Komponenten können leicht getauscht werden.

Um einen produktschonenden Siebvorgang sicherzustellen, sind alle produktberührenden Teile ohne Übergänge aus gebeiztem und passiviertem Edelstahl (V4A 1.4571) gefertigt. Ein hoher Anteil glatter Flächen im Innenraum ermöglicht die einfache Reinigung.

Für eine exakte Trennschärfe und hohe Durchsatzleistung im Dauerbetrieb braucht es ein freies Siebgewebe

Damit sich die Maschen während des Siebvorgangs nicht mit Grenz- bzw. Steckkorn zusetzen, wurde ein zusätzliches Siebabreinigungssystem in beiden Maschinen integriert.

Je nach Produkt kommen in industriellen Siebmaschinen unterschiedliche Abreinigungssysteme zum Einsatz. Gängig sind Lösungen mit Dreiecks- oder Kugelabreinigung und Ultraschall. Für die Klassiersiebung von Harnstoffgranulat eignet sich eine Kugelabreinigung.

Die Prallklopfkugeln bestehen aus abriebfestem Silikon, um eine Verunreinigung des Granulates zu vermeiden. Die Einleger mit den Kugeln sind direkt unterhalb des Siebtroges untergebracht. Wird der Siebtrog bewegt, stoßen die Kugeln von unten an das Siebgewebe. Partikel, die sich in den Siebmaschen festgesetzt haben, werden gelöst und zurück in den Produktstrom befördert. Auf diese Weise wird das Zusetzen der Siebeinleger mit Steckkorn dauerhaft vermieden und die volle Siebleistung beider Maschinen kann ausgeschöpft werden.

Die beiden JEL Freischwinger können jeweils vier Fraktionen in einem Siebdurchgang klassieren. Jede einzelne Fraktion wird über einen separaten Auslauf ausgeschleust und abgeführt:

Das ausgesiebte Unterkorn wird für Recyclingzwecke dem Prozess wieder zugeführt,

das Feinkorn gelangt zum Granulator,

das Gutkorn wird als verkaufsfertige Ware abgefüllt, und

das Überkorn über einen Brecher ebenfalls an den Granulator zurückgefördert.

Steckkorn vermeiden! 

Mit 1a-Siebeinlegern und passender Abreinigung.

Geringere Betriebskosten bei höherer Maschinenverfügbarkeit

Um im Dreischichtbetrieb an 7 Tagen in der Woche die Stillstandzeiten möglichst gering zu halten, ist auch bei großen Siebmaschinen einfaches Handling gefragt. Der Siebeinlegerwechsel muss schnell erledigt und die Siebtechnik insgesamt wartungsarm sein.

Hier war die Lösung pragmatisch: Beide JEL Freischwinger sind mit einer stabilen Abdeckplane ausgestattet. Sie bedeckt die Siebfläche und ist einfacher zu Handhaben als ein metallischer Deckel bzw. einzelne Deckelsegemente in gleicher Dimension.

Nach dem Entfernen der Einhängeösen und dem Öffnen der Exzenterspanner sind die Siebeinleger leicht zugänglich und schnell zu tauschen. Das unkomplizierte Handling der Schwingsiebmaschinen ermöglicht, Stillstandszeiten im Vergleich zur bisher eingesetzten Siebtechnik deutlich zu senken und damit die Maschinenverfügbarkeit zu steigern.

Die Montage der beiden Schwingsiebmaschinen am Aufstellort konnte ohne zusätzliche Fundamentverstärkungen oder ähnliches erfolgen. Der gleichmäßige arbeitende Schwungantrieb der JEL Freischwinger überträgt beim Betrieb nur minimale Schwingungen von der Maschine auf die Umgebung. Auch die Laufgeräusche sind, mit Blick auf die Größe der Maschine, vergleichsweise gering.

Die robuste Abdeckplane schützt das Siebgut vor Verunreinigung. Und muss beim Siebeinlegerwechsel nicht mit einem Kran entfernt werden, wie der Deckel bei der ausgetauschten Siebmaschine.

Es muss nicht immer ein Deckel drauf:  Der JEL Freischwinger, mit Plane und Sichtfenster. Wichtig ist, dass die Lösung ihre Funktion erfüllt. 

Fazit

Es lohnt sich, in die Jahre gekommene Siebtechnik zu ersetzen.
Die zwei JEL Freischwinger von Engelsmann haben sich für den Düngemittelproduzenten in vielfacher Hinsicht gelohnt.

Umsetzung einer produktschonenden und trennscharfen Klassiersiebung von Harnstoffgranulat

Steigerung der Durchsatzleistung pro qm Siebfläche: gleiche Produktionskapazität auf halber Siebfläche

Betriebskosten gesenkt, dank energieeffizientem Schwungantrieb: von 11 auf 5,5 KW

Verschleißschutz verringert Reparatur- und Wartungsaufwand: weniger Ersatzteile und längere Wartungszyklen für noch mehr Wirtschaftlichkeit

Rüstzeit runter: Das vereinfachte Maschinenhandling spart enorm viel Zeit. Die leichte Abdeckplane kann beim Siebeinlegerwechsel schnell entfernt werden.

Kein Kran mehr: Bisher wurde der schwere Deckel der Vorgängermaschine für den Siebwechsel mit Hilfe eines Krans angehoben.

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