Anlässlich unseres 100-jährigen Bestehens präsentieren wir – elektrotechnik AUTOMATISIERUNG – die Pioniere der industriellen Automation. In einer exklusiven Berichtserie zeigen wir deren Errungenschaften. Mit den Wegbereitern der Automation lassen wir Technologien und Entwicklungen Revue passieren, betrachten die Gegenwart und wagen einen Blick in die Zukunft!

Stecker und Kabel

Nur robuste Steckverbinder halten die Nudeltrocknung aus

| Redakteur: Ines Stotz

In Nudeltrocknungsanlagen sind die Anforderungen an die Maschinenkomponenten hoch, ein Produktionsstillstand zum Beispiel wegen korrodierter Steckverbinder wird schnell sehr teuer.
In Nudeltrocknungsanlagen sind die Anforderungen an die Maschinenkomponenten hoch, ein Produktionsstillstand zum Beispiel wegen korrodierter Steckverbinder wird schnell sehr teuer. (Bild: ©lucia_lucci - stock.adobe.com)

Stecken statt schrauben – mit diesem Wunsch kam ein Hersteller von Nudelproduktionsanlagen auf Lapp zu. Die Lösung: ein Steckverbinder aus einer speziellen Kupferlegierung.

Hart und trocken – so fühlt sich Pasta aus der Tüte an und das sogar noch nach Jahren. Dabei waren die Spaghetti auch mal feucht wie frische Teigwaren. Vor dem Verpacken müssen sie deshalb getrocknet werden, erst dann sind sie jahrelang haltbar. Der Trockenprozess ist eine Wissenschaft für sich und dauert mehrere Stunden, die Verweildauer entscheidet über die Qualität und den Preis. Dabei wird der Masse aus Wasser, Weizengrieß und Gluten das Wasser entzogen. Die Räume, wo dies geschieht, sind bis zu sechs Meter hoch und 20 Meter lang, darin zirkuliert heiße Luft mit 100 bis 130 °C.

Nudeln im Hitzebad – hier haben es Steckverbinder schwer

Für Dauerhitze sorgen Ventilatoren an der Decke des großen Trocknungscontainers. Ihre Antriebe wurden bisher fest verdrahtet, blanke Leiterenden wurden in Klemmen geschraubt. Ein versierter Elektriker benötigt dafür einige Minuten, weniger versierte brauchen länger. Beim Neubau der Anlage fällt das noch nicht so ins Gewicht, streikt allerdings ein Ventilator und muss ausgetauscht werden, dann ist jede Minute kostbar. In einer großen Trocknungsanlage bedeutet eine Stunde Stillstand einen Produktionsverlust von mehreren Tonnen Nudeln.

Ein weltweit führender Hersteller von Nudeltrocknungsanlagen hat deshalb entschieden, den Anschluss der Ventilatoren künftig mit Steckverbindern auszuführen. Marktübliche Standardsteckverbinder hielten den chemischen und thermischen Belastungen aber auf Dauer nicht stand. Denn die Nudeln dampfen während des Trocknens Milchsäure aus, die Oberflächen angreifen kann. Beschichtete Gehäuse waren kein Ausweg: Früher oder später wurde jede Beschichtung unterwandert, und das wenig beständige Grundmaterial war nach kurzer Zeit völlig zerfressen.

Damit es die Steckverbinder aushalten: Kupferlegierung als Alternative

Fündig wurde der Hersteller dann bei Lapp. Ingenieure des Spezialisten für integrierte Verbindungslösungen besuchten eine Trocknungsanlage im Betrieb und erarbeiteten Vorschläge für ein neues Verbindungssystem für die Ventilatoren. Dieses sollte robust genug sein, um die feuchte, saure Wärme in der Anlage zu überstehen, bei dennoch moderaten Kosten. Damit waren einerseits Standardlösungen aus dem Rennen, denn diese sind nicht haltbar genug, andererseits auch Stecker aus Edelstahl, die in der Herstellung aufwändig und zu kostenintensiv wären. Ein Edelstahlstecker würde das Drei- bis Fünffache eines Standardprodukts kosten. Auch Steckergehäuse aus Kunststoff empfahlen sich nicht, weil der Kunde künftig drehzahlgesteuerte Motoren einsetzen wollte. Das erfordert abgeschirmte Verbindungen und damit Steckverbinder mit Metallgehäusen.

Die Empfehlung von Lapp: eine spezielle Kupferlegierung. Sie widersteht den geforderten Temperaturen sowie der Säure und ist dennoch relativ einfach maschinell zu bearbeiten, sodass die Kosten für den Steckverbinder nicht wesentlich über denen eines Standardprodukts liegen. Außerdem besitzt die Legierung exzellente EMV-Eigenschaften und die mechanische Stabilität ist vorzüglich. Die Steckverbinder sind zwar etwas teurer als ein Standardprodukt, aber deutlich günstiger als die Alternative aus Edelstahl. „Gemeinsam mit dem Kunden haben wir das Stecksystem entwickelt und ein Jahr lang intensiv getestet. Bei der Nahrungsmittelproduktion muss jede Eventualität beachtet und geprüft sein“, sagt Joachim Strobel, Produktmanager für Epic-Stecksysteme bei Lapp.

Schmutz findet keinen Halt an Stecker und Leitung

Bei der Entwicklung des Epic-Steckverbinders ließen sich die Ingenieure von den Prinzipien des Hygienic Design leiten, er hat also möglichst wenige Ecken und Kanten. Das Material hat eine sehr glatte Oberfläche, von der Verschmutzungen leicht zu entfernen sind – auch ohne Beschichtung, die abblättern und in die Produktzone fallen könnte.

Der neue Steckverbinder stand zwar im Zentrum des Interesses, doch auch bei den Leitungen machten die Partner keine Kompromisse. Diese müssen ebenfalls mechanische Belastung, Milchsäure und Hitze aushalten. Die Wahl fiel auf Silikon-Leitungen von Lapp, die beständig sind gegen pflanzliche und tierische Öle und Fette und die Temperaturen bis 180 °C aushalten. Die Dichtungen, die im Steckverbinder sitzen, sind aus Fluorkautschuk (FKM), einem hochwertigen Dichtungskunststoff. Um Fehler bei der Montage auszuschließen, empfiehlt Lapp die Verwendung vorkonfektionierter Leitungen und Stecker.

BUCHTIPP Das „Praxishandbuch Steckverbinder“ ist ein Nachschlagewerk für die Geräteentwicklung und für den Einsatz von Steckverbindern. Entwickler und Anwender erhalten Antworten auf Fragen zur Ausführung, Materialien, physikalische Grundlagen, Kontaktoberflächen, Abschirmmaßnahmen, Gehäusemechanik und Verriegelungssysteme.

Erst der Anfang in der Lebensmittelbranche

Der neue Steckverbinder mit der patentierten Steckergeometrie hat den Testbetrieb in einer laufenden Produktionsanlage mit Erfolg bestanden. Anschließend wurde die technische Freigabe erteilt. Er kommt bei der kommenden Generation der Trocknungsanlagen an den Ventilatoren zum Einsatz. „Das Konzept hat Potenzial für weitere Anwendungen in der Lebensmittelbranche, auch Edelstahl-Varianten des Steckverbinders sind denkbar“, sagt Joachim Strobel.

Während in den Nudeltrocknungsanlagen genau bekannt ist, welche chemischen Stoffe auf die Leitungen wirken, ist dies in vielen Anlagen der Lebensmittelproduktion nicht der Fall. Die Hersteller der Anlagen – und selbst ihre Kunden, die Lebensmittelproduzenten – wissen oft nicht, welchen Reinigungsmitteln die Maschinen beim Kunden ausgesetzt sind. Denn die Reinigung übernehmen meist Subunternehmer, die nicht immer genaue Angaben über die verwendeten Putzmittel machen. Das Beispiel aus der Pasta-Produktion zeigt aber: Für jede Anwendung finden die Ingenieure von Lapp gemeinsam mit dem Kunden die passende Lösung.

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