Getriebemotoren

Schneckenantrieb für die Umwelt

| Autor / Redakteur: Gunthart Mau / Karin Pfeiffer

Der Schneckenextruder EVM 160 formt die poröse keramische Masse zu einer Wabenstruktur. Er besteht aus der Zuführschnecke (oben) und der Extruderschnecke (unten) sowie den jeweils erforderlichen Antrieben.
Der Schneckenextruder EVM 160 formt die poröse keramische Masse zu einer Wabenstruktur. Er besteht aus der Zuführschnecke (oben) und der Extruderschnecke (unten) sowie den jeweils erforderlichen Antrieben. (Bild: SEW-Eurodrive)

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ECT-Kema baut Extruder für keramische Profile, Wabenkörper und Partikelfilter - und ermittelt aus der Rezeptur der Keramikmasse individuelle Maschinenparameter. Energieeffiziente Antriebe für diese Maschinen liefert SEW-Eurodrive.

Mit Maschinen für die Aufbereitung und Formgebung von keramischen Rohstoffen hat sich die ECT-Kema GmbH in Girbigsdorf bei Görlitz spezialisiert. Sie entwickelt und vertreibt kundenindividuelle Anlagen für die Grob-, Fein- und für die Technische Keramik, hauptsächlich für Automobilhersteller und die Chemische Industrie. Ein Spezialgebiete ist die Entwicklung von innovativen Extrudern zur Formgebung filigraner keramischer Wabenkörper. Dazu gehören etwa Rußpartikelfilter für Dieselmotoren, Wabenkörper für Lkw und für Kraftwerke, Wabenfilter für Gießereien und poröse Filterrohre. Sie werden zur Reinigung von Abgasen eingesetzt, die bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Kohle oder Öl entstehen und als Stickoxide wie NO oder NO2 die Atmosphäre verunreinigen. Weltweit besteht eine Verpflichtung zur NOx-Abscheidung, auch DeNOx-Verfahren genannt. Hierbei findet eine selektive katalytische Reduktion statt, bei der Stickoxide reduziert, unerwünschte Nebenreaktionen aber weitgehend unterdrückt werden. Diese Technik wird zum Beispiel bei Verbrennungsmotoren, Gasturbinen, Müllverbrennungs- und Industrieanlagen eingesetzt.

Bei der Entwicklung der Anlagen setzt ECT-Kema auf langjährige Partner. „Wenn es um die Auslegung des Antriebs geht, um die Leistung und den Drehzahlbereich des Extruders, ist SEW meist sehr früh mit an Bord“, erzählt Torsten Seidel, Geschäftsführer bei ECT-Kema.

„Anfangs hatten wir unsere Geschäftsaktivitäten auf Extruder beschränkt. Doch jede erfolgreiche Konstruktion bildete die Blaupause für die nächste, kundenspezifische Lösung mit zusätzlichen Optionen und den jeweils erforderlichen regionalen Anpassungen.“

Die erste Maschine mit der Bezeichnung H1 war noch mit einer einfachen Bedienung ausgestattet. Mittlerweile fertigt ECT-Kema komplexe Anlagen mit Leitungen, Kabeln, Bypass, Beschickungssystem, Mess- und Wägeeinrichtungen. In Girbigsdorf wird die gesamte Anlage aufgebaut und ihre Steuerung programmiert. Das spart beim Kunden viel Inbetriebnahmezeit. „Dadurch sind wir in der Regel innerhalb einer Woche fertig", berichtet Seidel. „Der Kunde muss jetzt noch seine Keramikmasse zur Verfügung stellen, dann kann es losgehen.“

Heute fordern die Kunden verzugsfreie Ware. Das Material darf also keine unerwünschten Spannungen haben. Durch Kühlung oder unterschiedliche Geometrien kann man darauf Einfluss nehmen.

Masseparameter fließen in die Konstruktion ein

Eine typische Kundenforderung lautet: „Mach mir aus dieser Masse eine Wabe!“ ECT-Kema konstruiert für seine Auftraggeber stets maßgeschneiderte Lösungen. Dabei fließen neben technischen Neuentwicklungen aktuelle Erkenntnisse aus der Materialforschung in die Projektierung der Sondermaschinen ein und machen sie zu High-Tech-Produkten. Die Druckerzeugung, Homogenisierung und Förderung werden auf die Produktanforderung und Masseeigenschaften abgestimmt. „Wir benötigen ein Medium, das plastisch ist und eine Fließgrenze hat", erklärt Seidel. Die Aufbereitung mittels Knet- oder Mischtechnik ist daher eine Grundvoraussetzung für die optimale Extrusion keramischer Massen. So wird das Fließverhalten durch die Zugabe von Zellulosen und Wachsen verbessert. Mit Knetern nimmt man Einfluss auf die Plastizität des Materials. Daraus ergeben sich die Anforderungen an die Motoren und Getriebe. Weil eine leicht verformbare Masse weniger Energieaufwand erfordert, ergibt sich hier ein Sparpotenzial. Typische Drehmomentbereiche liegen zwischen 1.000 und 200.000 Nm.

Drei Meter pro Minute macht der Strang

Durch optimiertes Kneten lässt sich der Pressdruck bei der Extrusion erheblich reduzieren. Das ist wichtig in Hinblick auf immer filigranere Profile, die begrenzte Belastbarkeit der Mundstücke an den Extrudern und dem geforderten Ausstoß. Üblicherweise beträgt die Stranggeschwindigkeit etwa drei Meter je Minute. Mit ihr taktet der Kunde seine gesamte Anlage durch: Cutter, Ofen, Mikrowellentrockner – bis hin zur Verpackung.

Entsprechend sind die Maschinen auszulegen – nach den Fließgrenzen, dem Förderwirkungsgrad der Schnecke, der Durchsatzleistung. Der Kunde stellt eine Probe der Keramikmasse bereit und ECT-Kema GmbH ermittelt mit dieser Rezeptur im Labor die Maschinenparameter: Wie lang muss die Schnecke sein, welche Gangtiefe braucht sie und welcher Zylinderdurchmesser ist erforderlich? Dafür arbeiten die Girbigsdorfer mit drei Forschungseinrichtungen zusammen, darunter das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS in Hermsdorf. Die Labore untersuchen die Fließfähigkeit und die keramischen Eigenschaften der Masse, immer auf den jeweiligen Anwendungsfall bezogen. Die Laborpressen sind mit Druck- und Temperatursensoren ausgestattet, um den Druckaufbau im Schneckenbereich zu messen. So wird ermittelt, bei welcher Drehzahl die Schnecke wie viel fördert, der Förderwirkungsgrad wird bestimmt.

Ein Vakuumaggregat besteht grundsätzlich aus Extruder, Vakuumteil und Vorpresse. Zusammen mit Sensorik, Elektronik und Temperierung werden die einzelnen Komponenten durch Abstimmung und Konfigurierung zu einer optimal funktionierenden Einheit. Mithilfe eines Einzugssystems wird die homogen aufbereitete, plastische Keramikmasse der Zuführschnecke aufgegeben, die die Masse durch eine Siebplatte in den Vakuumraum drückt. Die derart entlüftete Keramikmasse gelangt wahlweise über ein oder zwei Einzugssysteme in die Pressschnecke. In den Presszylindersegmenten und dem Presskopf wird die Masse verdichtet und im Mundstück kontinuierlich zu einem endlosen Strang geformt.

Stetige Wartungszyklen bei hohem Verschleiß

„Die Keramikmasse ist abrasiv ohne Ende“, sagt Seidel. Dieser Abschliff erfordert Maßnahmen zum Verschleißschutz, z. B. das Auskleiden von Maschinenteilen mit entsprechenden Beschichtungen oder gar mit Hartmetall. Ziel ist es, die Eigenschaften der gesamten Anlage so festzulegen, dass man gleichmäßige Wartungszyklen erreicht. Ein Wartungszyklus beträgt meist ein knappes Jahr. ECT-Kema bietet entsprechende Wartungsverträge an. Die permanente Verfügbarkeit sowie die flexible Fertigung von Original-Ersatz- und Verschleißteilen sollen langfristig eine hohe Wirtschaftlichkeit der Maschinen und Anlagen sicherstellen. Die wartungsarme Antriebstechnik und hohe Teileverfügbarkeit von SEW-Eurodrive tragen mit dazu bei.

* *Gunthart Mau, Referent Fachpresse, SEW-Eurodrive

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