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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