Berührungslose Messverfahren Wie sich das Verfahrensteil von Extrudern optimal warten lässt

Die Innendurchmesserprüfung des Extrudergehäuses war bisher wegen der mehrere Meter langen Extrusionsanlagen sehr zeitaufwendig. Ein neuartiges, berührungsloses und verschleißfreies Messverfahren für Doppelschnecken-Extruder erfasst den Innendurchmesser der Gehäusebohrungen. Für die Prüfung der Bohrung im Verfahrensteil entwickelt, misst das Sensorsystem Idiamcontrol von Micro-Epsilon die Durchmesserprofile der Gehäusebohrung.

Anbieter zum Thema

Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

SAB Bröckskes GmbH & Co KG

ELMEKO GmbH + Co. KG

Extrusionsanlagen werden in verschiedenen Prozessen für alle denkbaren Aufgaben eingesetzt. So werden sie in der Lebensmittelindustrie zur Herstellung von Backwaren oder Süßigkeiten verwendet oder in der Produktion von Schläuchen und Kunststoffleitungen. Doppelschnecken-Extruder werden u.a. für die Compoundierung von Grundstoffen zu Kunststoffgranulat oder Halbzeugen eingesetzt.

Das Ausgangsmaterial liegt dabei entweder in fester Form, als Pulver oder als Granulat vor. Viele Produkte wie man sie heute kennt wären ohne das Produktionsverfahren der Extrusion nicht denkbar.

Im Inneren eines Extruders herrschen enorme Drücke in Kombination mit hohen Temperaturen. Zusammen mit abrasiv wirkenden Rohstoffen sind diese Bedingungen für den Verschleiß im Verfahrensteil verantwortlich.

Um den Austausch der einzelnen Zylindergehäuse planen zu können ist ein Messsystem notwendig, das den Verschleiß überprüft. Dafür wird der Messzylinder in die Gehäusebohrung des Extruders geführt und bis zum stromaufwärtigen Ende geschoben. Vor und hinter dem Messzylinder sind Rollenkreuze aufgesteckt. Dabei führen und zentrieren 16 federnd gelagerte Rollen den Messzylinder in der Bohrung. Die Messtechnik erfasst über Wegsensoren , die sich um 180° gegenüberliegen, berührungslos jeweils den Abstand zur Gehäusebohrungswand.

Die Signale der gegenüberliegenden Sensoren werden im Controller zu einer Durchmessergröße verrechnet. Damit ist die absolute Lage des Mess-Zylinders zur Bohrungsmitte für die Gesamtgenauigkeit nicht mehr ausschlaggebend. Beim Zurückholen des Messsystems werden die Durchmesserwerte und die zurückgelegte Strecke über eine Auswerteeinheit erfasst und aufgezeichnet.

Das Messsignal wird als Durchmesser dargestellt

Eine Schnittstelle zum Anschluss an den PC ermöglicht eine grafische Auswertung der Signale. Das Messsignal wird als Durchmesser über die gesamte Bohrungslänge dargestellt und Toleranzüberschreitungen werden sofort angezeigt.

Das in den Controller integrierte Kabellängenmessgerät zeichnet über die gesamte Messstrecke die Position des Messzylinders auf. Damit wird die Position auftretender Toleranzüberschreitungen genau festgehalten und eine anschließende Wartung der Anlage entschieden erleichtert.

Speziell für Doppelschnecken-Extruder besitzt der Messzylinder mehrere Metallstifte, die am Sattel der zwei Bohrungen entlang laufen. Dadurch wird ein Verdrehen des Zylinders verhindert und eine exakte Aufzeichnung der Messspuren gewährleistet.

Durchmesserwerte für sechs Messspuren aufzeichnen

Die Aufzeichnung der Durchmesserwerte kann durch ein Verdrehen der Rollenkreuze, um jeweils 40°, für insgesamt sechs Messspuren in einem Doppelschnecken-Extruder durchgeführt werden. Ausdrucken oder Speichern dokumentiert die gemessenen Profile. Einzelne Abschnitte können dabei zur genaueren Betrachtung rechnerisch ausgeschnitten oder vergrößert werden. Anhand des vorliegenden Durchmesserprofils ist es möglich, gezielt Segmente mit fortgeschrittenem Verschleiß auszutauschen.

Die Micro-Epsilon Messtechnik GmbH aus Ortenburg hat Erfahrung mit einem breiten Spektrum verschiedener Messprinzipien zum Erfassen von Dicke, Breite, Profil oder Länge im Maschinenbau. Das mittelständische Unternehmen beschäftigt weltweit etwa 400 Personen und bietet eigenen Angabe zufolge Europas umfangreichstes Programm an Sensoren unterschiedlicher physikalischer Prinzipien.

Häufig werden präzise Wirbelstrom oder kapazitive Sensoren eingesetzt, um in rauer Umgebung Abstände oder Dicken zu detektieren. Als Komponenten finden sie vielfach Anwendung im Maschinenbau und der Elektroausrüstung. Der Messtechnikspezialist ist aber auch bekannt für unkonventionelle Lösungen mit hohen Anforderungen bei kundenspezifischen Messanlagen.

Kapazitive Sensorik misst gegen alle Metalle

Durch das kapazitive Messprinzip spielt es keine Rolle, ob die Extrudergehäuse aus nitriertem, stellitiertem Stahl, Bimetallen oder Hartstoffbuchsen bestehen. Die kapazitive Sensorik misst gegen jegliche Metalle oder elektrisch leitfähige Werkstoffe.

Das kapazitive Messprinzip funktioniert nach dem Prinzip des idealen Plattenkondensators. Der Sensor (Messzylinder) und das Messobjekt (Bohrung) bilden die Elektroden des Kondensators. Ändert sich die Distanz der beiden Elektroden oder das Material des Messobjektes, bewirkt dies eine Änderung der kapazitiven Ladung des Kondensators. Diese Änderung kann als Messgröße ausgewertet werden. Da sich immer zwei Sensoren gegenüber liegen, ergibt die Auswertung stets einen präzisen Wert über den Durchmesser an dieser Stelle.

Einsatz häufig bei Servicearbeiten bei den Extrudern

Idiamcontrol wird bereits von mehreren Extruderherstellern eingesetzt. So z. B. von der Coperion Werner & Pfleiderer. Ebenfalls erfolgreich im Einsatz ist das System bei Leistritz Extrusionstechnik und bei der Berstorff GmbH.

Die Gehäusebohrungs-Messgeräte werden häufig bei Servicearbeiten eingesetzt. Eine Demontage des Verfahrensteil ist dabei nicht nötig, was Zeit spart.

Der Messzylinder hilft die Wartungsarbeiten an den Extrudergehäusen zu optimieren.

Durch eine präzise Aussage über die Beschaffenheit der Gehäusebohrungen an jeder beliebigen Stelle werden Wartungsintervalle optimiert. Insgesamt reduzieren sich die Wartungs- und Reparaturkosten maßgeblich. Abgesehen von der Extrusionstechnik ist das Messsystem auch für jede andere Messung des Innendurchmessers von Rohren oder Pipelines geeignet.

Sensor + Test 2008

Halle 7, Stand 165

*Florian Hofmann arbeitet im Marketing bei der MICRO-EPSILON MESSTECHNIK GmbH & Co. KG, Ortenburg.

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