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Zahnradpumpe in einer Extrusionslinie: Die technische und wirtschaftliche Lรถsung zur Leistungssteigerung von Extrusionsanlagen Dipl.-Ing. Georg Stausberg, Dipl.-Ing. Andreas Frisch

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Durch den Einsatz einer Zahnrad­pumpe werden kon­ven­ti­onelle Ein- und Doppel­schnecken­ex­tru­der zu Extru­sions­ sys­temen mit optimier­ter Dosier­­ge­nauig­­­­­­­­­keit, breiterem Anfahrfenster und gesteigerter Wirt­schaft­lichkeit er­weitert.

Die Pumpe entlastet hierbei den Extruder und ist für die Verfahrens­schritte Druck­aufbau und Dosier­en verant­wort­­lich.

Die primä­ren Auf­gaben des Extruders, wie Auf­schmelzen, Homo­­­­­­­­­­­genisieren, Com­poun­­­­d­ieren und Ent­gasen können somit entkoppelt von diesen Verfahrens­schritten durchge­ führt werden.

Die Vorteile, die sich ergeben, wie z.B. - Steigern der Pro­­­­­­­duk­tivität um bis zu 25%, - Senken der Material- und Betriebskosten um bis zu 30% und - Reduzierung der Ausschußproduktion bis zu 50% führen zu einer schnellen Amortisation der Zahn­radpumpe.

Dieses gilt sowohl für Ein­schnecken­­extruder als auch speziell für Doppelschneckenextruder.

Die zum größten Teil an der oberen Leistungs­grenze gefahrenen Extrusionsanlagen reagieren meist sehr sensibel auf Druck- oder Föder­mengen­­­s­chwan­­kungen. Aus­schuß und/oder Anlagenausfall sind häufig das Ergeb­nis, wenn die Produk­tions­­toleranzen, verur­sacht durch Schwan­­­­­­kungen anderer Para­meter wie Korngröße, Granulat oder Visko­­si­täts­schwan­kungen, aus den engen Grenzen herauslaufen.

Zwar kann die Kombi­nation des Extruders mit der für den Extrusions­prozeß ausgelegten Zahnradpumpe nicht die vom Prozeß vorgege­benen Störeinflüsse aufheben, jedoch be­seitigt bzw. reduziert die Zahnradpumpe deren Auswirkungen.

Der hohe volumetrische Wirkungsgrad der BarmagPräzisions-Zahn­radpumpen ver­ringert die hinter dem Extruder herrschenden Druckschwankungen auf bis zu 1/10 . Eine Druck-Drehzahl­regelung des Extruders gewähr­ leistet eine kon­stante Füllung der Zahn­rad­pumpe und gleicht produkt­ab­hängige Förder­schwan­k­ungen des Extruders durch automatische Verände­rung der Schnecken­drehzahl aus.

Dies ist nur ein Beispiel zur Errechnung der Amor­­tisationszeit. Bezogen auf die Steigerung der Produk­tivität, Re­duzieren von Material­kosten, bessere Pro­duktqualität, etc. gibt es noch mehr Ansätze, die auch ineinandergreifen und somit die Amorti­sationszeit zusätzlich verkürzen.

Beispiel: Folienbandanlage

Soll Anlagendurchsatz

400 kg/h

Förderschwankungen ohne Zahnradpumpe 5 % => (Benötigter Durchsatz zur Sicherstellung des Soll Anlagendurchsatzes)

420 kg/h

Förderschwankungen mit Zahnradpumpe 1 % => (Benötigter Durchsatz zur Sicherstellung des Soll Anlagendurchsatzes)

404 kg/h

Materialersparnis bei 7200 Stunden Betriebszeit =>

(300 Tage a 24 h)

115200 kg

Bei einem Kilopreis von EUR 1,00 für das Granulat

=> Ersparnis 115.200,00 EUR

Je nach Investitionswert der Zahnradpumpe, Antrieb, Adaptoren, etc. errechnet sich hieraus die Amortisationszeit.

Developments – Trends – Technologies • Corporate Communications Oerlikon Barmag 7/2010

Durch die Einbindung oder die Nachrüstung einer Zahnradpumpe in eine Extrusionsanlage kann a) die Extrusionsleistung nennenswert erhöht werden, ohne daß d ­ urch Schwankungen in den Aufgabepara­metern ein Risiko ein­gegangen wird; => Steigerung der Produktivität um bis zu 25%; b) ein hoher Anteil von Recyclingmaterial verarbeitet werden, das ansonsten - durch Viskositäts­schwan­kungen und durch Förderunge­nauig­keiten im Extru­der - zu reduzierten Produktqualitäten führen würde; => Reduzierung der Materialkosten um bis zu 30%; c) die Anfahrzeit bis zur stabilen Produktion, bzw. die Umstellzeit auf eine andere Charge verkürzt werden. Diese Zeitersparnis resultiert aus schnellen, reprodu­zierbaren Einstellungen und aus der zeit­lichen Konstanz der Förde­ rung mit der Zahnradpumpe; => Weniger Abfall um bis zu 50% und eine höhere Anlagen­aus­lastung; d) die Scherung des Poly­mers im Extruder reduziert werden.

Der Extruder erfährt eine weitaus geringere mechanische Bela­stung als ohne Zahnradpumpe; => sche­rung­armes Produzieren und somit bessere Qualität im Endprodukt.

Durch den Einsatz einer Zahnradpumpe wird vielfach eine Leistungs­steigerung von 10-50% erreicht. Außerdem können die Roh­ma­te­rial­kosten (Granulat) durch ver­größerten Re­cyclat-Anteil redu­ziert werden, der sich durch den Ein­satz einer Zahnrad­pumpe ohne Pro­bleme verarbeiten läßt.

Mit den o.g. Einfluß­größen errechnen sich je nach Einsatzfall Armo­­­­­ti­sationszeiten der Barmag-Zahnrad­pumpen von 6 -12 Monaten.

Weitere Informationen: Andreas Heitzer Telefon: +49 (0) 21 91/67 18 19 Fax: +49 (0) 21 91/67 17 94

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