Zephyr-Klauenpumpen in einer automatisierten Beschickungsanlage. (Bild: Elmo Rietschle)
Ein Verdichter mit drehzahlgeregeltem Antrieb ist keineswegs neu. Und die Verwendung eines Frequenzumrichters allein macht aus einem herkömmlichen Seitenkanal-Verdichter nicht automatisch die optimale Komponente für komplexe Anlagen zur sicheren und präzisen Materialversorgung von Kunststoff-Verarbeitungsmaschinen.
Optimale Integration in die Gesamtanlage
Erst die konstruktive Anpassung der Druck- und Vakuumerzeuger erlaubt es dem Anwender, modernste Umrichter-Technologie so zu integrieren, dass sowohl die Seitenkanal-Verdichter (Bild 1) als auch die Klauen-Vakuumpumpen (Bild 2) kompakte, prozessgeführt regelbare Einheiten bilden – mit höherer Saugleistung bei niedrigem Geräuschniveau. So kann den Forderungen der Anlagentechnik nach mehr Leistung bei geringerem Bauvolumen entsprochen werden. Ob material- oder maschinenbezogen: Die in weiten Druckbereichen regelbaren ein- oder mehrstufigen Pumpen sind fle-xibel einsetzbar (auch als Standby-Gebläse) und können mit übergeordneten Steuerungen verknüpft werden. Der Leistungsbereich der frequenzgeregelten Seitenkanalverdichter wird bis auf einen Spitzenwert von 22 kW erweitert. Die für den Anlagenbau wichtige Flexibilität wird durch den wahlweisen Einsatz als dezentrale Motor-/Umrichtereinheit oder für den Betrieb mit Schaltschrankumrichter erreicht. So werden kostengünstige Antriebslösungen mit hoher Performance möglich – auch als Stand-alone-Frequenzumrichter mit Sollwertvorgabe über Potentiometer oder vernetzt mit Profibus-Schnittstelle.
Für den exportorientierten Maschinenbau ist die weltweite Integration von Elmo Rietschle in den Gardner Denver Konzern ein besonderer Vorteil. Die frequenzgeregelten Verdichter und Vakuumpumpen sind für einen weiten Eingangsspannungs-Bereich von bis zu 480 V (+10 Prozent) ausgelegt und nach internationalen Standards zertifiziert. Die Approbationen CE, UL 508 C und CSA-C22.2 No.14 für alle Frequenzumrichter liegen vor.
Energieeinsparung durch den Einsatz intelligenter Umrichtertechnologie. (Bildquelle: Elmo Rietschle)
Spritzgießbetrieb als Beispiel
Dies war auch bei der Ausrüstung eines komplett neuen Maschinenparks für die Produktion hochwertiger Kunststoffteile eines Kunden von Elmo Rietschle von entscheidender Bedeutung. Das für die Herstellung benötigte Kunststoffgranulat hier pneumatisch über ein Rohrsystem vom Silo zu den Kunststoff-Spritzmaschinen gefördert. Die dabei benötigte Druckdifferenz, die von der jeweiligen Rohrlänge und der Art des Granulates abhängig ist, wird mit frequenzgeregelten Seitenkanal-Verdichtern realisiert. Dabei kommt für jede Kunststoff-Spritzmaschine ein eigener Verdichter zum Einsatz.
Um das Kunststoffgranulat unbeschädigt durch die Rohre zu fördern, ist eine gleichbleibende Fördergeschwindigkeit notwendig. Da bei der pneumatischen Förderung unabhängig von der Rohrlänge und dem Granulat eine vorgegebene Geschwindigkeit erreicht werden muss, werden Druckdifferenz und Volumenstrom entsprechend angepasst. Der Frequenzumrichter regelt dann die Drehzahl des Seitenkanal-Verdichters und passt so die Fördergeschwindigkeit oder -menge an den aktuellen Bedarf an. Durch eine kurzzeitige Erhöhung der Drehzahl ist es außerdem möglich, eventuell auftretende Verstopfungen aufzulösen, die wiederum selbsttätig über die steuerungstechnische Verbindung der Komponenten im Fördersystem detektiert werden können. Die sichere Versorgung der Verarbeitungsmaschinen ist auf Spitzenzeiten ausgelegt; die Ausfallzeiten werden so minimiert.
Seitenkanal-Verdichter in der Kunststoffindustrie. Die kompakte, prozessgeführte regelbare Einheit zeichnet sich durch hohe Saugleistung bei niedrigem Geräuschniveau aus. (Bildquelle: Elmo Rietschle)
Hohes Einsparpotenzial an Energie
Die in dieser Produktion eingesetzten 150 Seitenkanal-Verdichter machen die Dimension der Einsparung an elektrischer Energie deutlich, die durch den Einsatz frequenzgeregelter Antriebe mit IE2- Motoren möglich ist. Auf die Installation von aufwändigeren Motoren der IE3-Klasse kann man verzichten, da deren Effizienzstandard schon durch die Regelbarkeit des Antriebs erreicht wird. Die Grafik (Bild 3) verdeutlicht die Energieeinsparung durch den Einsatz intelligenter Umrichtertechnologie bei unterschiedlichen Durchflussmengen. Ein Berechnungsbeispiel für den Betrieb eines einzigen frequenzgeregelten 11 kW-Seitenkanal-Verdichters weist in 20.000 Betriebsstunden eine Ersparnis von 3.900 EUR aus, wenn nur 10 Prozent weniger Strom bei einem Preis von 0,13 EUR/kW verbraucht wird.
Damit sind die Möglichkeiten nachhaltiger Kosteneinsparung allerdings noch nicht erschöpft. In dem modularen Konzept der robusten, geräusch- und wartungsarmen Verdichter- und Vakuumpumpen mit adaptiver, bedarfsgerechter Regelung gibt es noch erhebliche Reserven, die der Anlagenbauer oder auch der Anwender durch das regelungstechnische Zusammenwirken der frequenzgeregelten Antriebslinie und ihre flexible Anpassung an die Anlagentechnik erschließen können.
