Magnetostriktive Wegaufnehmer Kunststoffrecycling braucht verlässliche Sensoren

Redakteur: Dipl. -Ing. Ines Stotz

Bevor Kunststoffmüll recycelt werden kann, muss dieser durch einen aufwändigen Prozess gereinigt werden. Bei den dafür eingesetzten automatischen Bandschmelzefiltern sorgen berührungslose Linearwegaufnehmer für eine zuverlässige Schmelze und Filtration.

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Bandschmelzefilter vom Typ ABMF filtern effizient Verschmutzungen aus Kunststoffschmelzen.
Bandschmelzefilter vom Typ ABMF filtern effizient Verschmutzungen aus Kunststoffschmelzen.
(Bild: Britas Recycling)

2019 fielen in Deutschland pro Kopf 76 kg Kunststoffmüll an, die Hälfte davon Plastikverpackungen, die im Gelben Sack gesammelt werden. Ein Teil davon wird dem Rohstoffkreislauf wieder zugeführt. Ein aufwendiger Prozess aus Sortieren, Shreddern, Waschen und Aufschmelzen des sortenreinen Materials. Das geschmolzene Recyclat läuft anschließend durch Bandschmelzefilter, um letzte Verunreinigungen zu entfernen. „Nahezu 50 Prozent aller Abfälle aus dem Gelben Sack werden auf Bandschmelzefilter von Britas gefiltert“, erklärt Heiko Henss, Chief Operating Officer der Britas Recycling GmbH. Das Hanauer Unternehmen entwickelt und baut Anlagen zur Filtration von Schmelzen aus Kunststoffabfällen wie beispielsweise die automatischen Bandschmelzefilter der Baureihe ABMF.

So werden Kunststoffabfälle geschmolzen

Diese klären effektiv und effizient hochverschmutzte Abfälle aus dem Post Consumer Bereich und zeichnen sich durch einen besonders niedrigen Schmelzeverlust sowie eine sehr feine Filtration aus.

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Dazu werden die geshredderten und gewaschenen Kunststoffabfälle in einem Extruder bei Temperaturen zwischen 200 und 380 °C aufgeschmolzen und von der Extruderschnecke in den Bandschmelzefilter befördert. Sobald der Filter einen vorgegebenen Verschmutzungsgrad erreicht hat, sperrt ein Ventil den Schmelzezufluss auf einen Schlag ab. Ein weiterer, zwischen Extruder und Ventil gelegener Kolben fährt langsam nach unten, gibt so einen Zwischenspeicher für die Schmelze frei und sichert damit den kontinuierlichen Schmelzefluss zwischen Extruder und Filter.

Gleichzeitig bewegen sich am Filter zwei Kolben nach oben, um Klemmkeile, mit denen der Bandfilter an Ort und Stelle gehalten wird zu lösen. Der verschmutzte Filterabschnitt wird weiter transportiert und die Keile klemmen den folgenden, sauberen Filterabschnitt wieder fest. Das Sperrventil öffnet sich und der Speicher entleert sich.

Abhängig von Kunde, Material und Grad der Verschmutzung wird diese Bewegungsfolge alle zwei bis 45 Minuten ausgelöst. Die Kolben bewegen sich dabei mit einer Geschwindigkeit von 80 mm pro 1,5 s. „Präzision ist bei diesem Ablauf nicht so entscheidend. Uns ist wichtig, dass die Kolben zuverlässig bis an ihre Endpunkte fahren“, erläutert Heiko Henss.

Zuverlässige Positionserfassung mit magnetostriktiven Linearwegaufnehmern

Um dies sicherzustellen, setzt Britas seit 2019 in den Kolben seiner Bandschmelzefilter berührungslose magnetostriktive Linearwegaufnehmer der Hyperwave-Baureihe von Gefran mit einem Messbereich von 100 mm ein. Die stabförmigen Sensoren aus Edelstahl lassen sich wegen ihrer Bauform gut in Hydraulikzylinder einbauen. Sie bewähren sich bei Betriebsdrücken bis 350 bar und erfassen die Position des Kolbens in Echtzeit.

Dies erfolgt durch die Wechselwirkung zweier Magnetfelder: Das erste Magnetfeld wird durch einen Stromimpuls entlang des gesamten Sensors erzeugt und interagiert mit dem zweiten, bestehend aus dem Positionsmagneten, der an der bewegten Achse befestigt ist.

Die magnetostriktive Funktionsweise ohne mechanischen Kontakt macht das System nahezu verschleißfrei, reduziert damit die Ausfallzeiten und sorgt für eine fast unbegrenzte Lebensdauer.

Kompatible Produkte geben den Ausschlag

Die analoge Schnittstelle der Wegaufnehmer ist mit verschiedenen Spannungs- und Strom-Ausgangssignalen verfügbar und garantiert die einfache Installation und Anpassung an bestehende Systeme. So auch bei Britas. „Wir setzen Sensoren dieser Art schon immer in unseren Anlagen ein, nutzten jedoch bislang Wettbewerbsprodukte. Die Hyperwave-Wegaufnehmer waren mit diesen Produkten kompatibel. Diese Austauschbarkeit war eine wichtige Voraussetzung für den Wechsel des Sensorlieferanten“, berichtet Heiko Henss. Denn doppelte Lagerhaltung sollte auf jeden Fall vermieden werden. Gefran konnte die Sensoren in der passenden Baugröße und mit einem drehbaren Anschluss für den flexiblen und unkomplizierten Einbau liefern. Zudem gefiel das Design.

Bolzensiebwechsler für industrielle Kunststoffabfälle

Heute verbaut Britas diese Linearwegaufnehmer nicht nur in den Bandschmelzefiltern, sondern ebenfalls in den kontinuierlichen Bolzensiebwechsler CMF, die hauptsächlich zum Reinigen von Schmelzen aus industriellen Kunststoffabfällen eingesetzt werden. Auch in den diskontinuierlichen Bolzensiebwechslern, die als reine Sicherheitsfilter verwendet werden, kommen die Gefran-Sensoren zum Einsatz.

Zwei Bauformen, drei Hubvarianten, 15-mal stärkeres Signal

Die Linearwegaufnehmer haben eine 15-mal höhere Signalverstärkung als herkömmliche Modelle und sind damit besonders EMV-störfest. Sie sind widerstandsfähig gegenüber Vibrationen und mechanischen Stößen und eignen sich dadurch für in raue Industrieumgebungen. Zudem garantieren sie eine hohe Wiederholgenauigkeit und Messstabilität bei geringem Nichtlinearitätsfehler und sind auch unter Extremwerten zuverlässig. In den Bandschmelzefiltern von Britas sind vor allem ihre Temperaturbeständigkeit und das verlässliche Anfahren der Endlage gefragt.

Neben der von Britas verwendeten Stabbauform, bietet Gefran die berührungslos arbeitenden Sensoren auch in einer Profilbauform an, die direkt an der zu messenden Struktur montiert wird. In jeder Bauform – Stab- oder Profilausführung – stehen Messbereiche bis zu 4000 mm zur Verfügung.

Kooperation durch zuverlässige Sensorik

Britas verlässt sich auch in anderen Bereichen bereits seit vielen Jahren auf Sensoren von Gefran. So leiten unter anderem Massedruckmessumformer mit Perfomance Level C und sicherer Abschaltung den Siebwechsel nach einem vordefinierten Schmelzedruck ein. Temperaturfühler messen die Temperatur in den verschiedenen Zonen der Bandschmelzefilter und Drucksensoren erfassen kontinuierlich den Druck in den hydraulischen Kolben der Maschine. Darüber hinaus bezieht Britas die Kabel für sämtliche Sensoren von Gefran. „Wir werden von Gefran hervorragend betreut und sind sowohl mit der Liefertreue als auch mit der Qualität und Performance sämtlicher Sensoren mehr als zufrieden“, lobt Heiko Henss die Zusammenarbeit.

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