Ein Antrieb für alle Förderanlagen

Gerade in der Getränke- und Lebensmittelindustrie steigen die Anforderungen an Energieeffizienz und Flexibilität bei steigendem Kostendruck. Die unterschiedlichen Bereiche wie Produktion, Abfüllung und Verpackung, Kommissionierung und Lagerung erforderten in der Vergangenheit auch unterschiedliche Antriebskonzepte. Meist wurden mehrere Hundert Antriebe in den verschiedensten Bauformen und Leistungsgrößen benötigt, um allein die Vielzahl der Förderbänder anzutreiben, die die einzelnen Produktionsmaschinen miteinander verbinden. Die Folge sind hohe Lagerbestände an Ersatzantrieben, entsprechender Wartungsaufwand und hohe Energiekosten wegen der häufig eingesetzten Asynchron-Standardmotoren. Der Danfoss VLT OneGearDrive (OGD) ist eine Komponente zur Lösung dieser Aufgaben: Der Antrieb ermöglicht es, mit nur einer Baugröße praktisch alle Anforderungen innerhalb der Förderanlagen, beispielsweise in einer Getränkeabfüllanlage, abzudecken. Der OGD ist in den mechanischen Abmessungen stets identisch. Seine drei Getriebeübersetzungen erlauben den universellen Einsatz in den Förderanlagen, sinnvollerweise in Verbindung mit einem VLT Frequenzumrichter zur Steuerung der Drehzahl. Der OneGearDrive ist Teil des VLT FlexConcepts, mit dem Danfoss ein flexibles und effizientes Antriebssystem entwickelt hat, das die Variantenzahl an Antrieben in einer typischen Anlage der Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie des Materialtransports erheblich verringert. Dies führt zu Einsparungen bei den Planungs-, Inbetriebnahme-, Wartungs- und Lagerhaltungskosten. Die hohe Effizienz des Antriebssystems von mehr als 90 % reduziert zudem den Energieverbrauch der Anlagen. Den VLT OneGearDrive gibt es in zwei Ausführungen: VLT OneGearDrive Standard für den Einsatz in trockenen und nassen Anlagenbereichen und VLT OneGearDrive Hygienic für den Einsatz in hygienekritischen Bereichen und Bereichen, in denen gründliche Reinigung erforderlich ist, sowie in sterilen Umgebungen und Reinräumen.

Die Probleme, die beim Einsatz verschiedener Antriebe mit unterschiedlicher Leistung auftreten können, hatten auch die Valser Mineralquellen, Teil der Coca-Cola-HBC-Gruppe, bei sich erkannt: Nicht ohne Grund ist in der Abfüllanlage in Vals die Mechanikwerkstatt nahe an der Anlage. Waren vor der Modernisierung mit VLT OneGearDrives bis zu 40 verschiedene Motor-/Getriebevarianten mit und ohne Bremsen im Einsatz, ist es nunmehr im modernisierten Anlagenteil nur noch ein einziger Motortyp. Das spart neben den Kosten der Lagerhaltung viel an Aufwand: Nur zu oft mussten die Wartungstechniker im Servicefall als Ersatz einen lagernden Motor mit dem passenden Getriebe erst einmal zur richtigen Kombination umbauen. Dieser mechanische und zeitliche Aufwand entfällt komplett – es liegen nur noch drei Motoren und ein Frequenzumrichter ständig auf Lager. „Das vereinfacht für uns den Betrieb ungemein, zumal die OneGearDrives sehr energieeffizient arbeiten: unser direkter Stromverbrauch hat sich um 10 % verringert“, so Roman Schmid, Maintenance Planner bei Valser Mineralquellen. Weiter haben sich die Nullleiterströme um bis zu 50 % reduziert, es gibt weniger Oberwellen, die Phasenbelastung ist gleichmäßiger und es gibt weniger Spannungs- bzw. Frequenzabweichungen. „Zusammen mit der verringerten Ersatzteilhaltung und der einfachen Installation ist der OneGearDrive eine deutliche Verbesserung für unsere Abfüllanlage. Wir haben im Zug der Erneuerung auch den Lauf unserer Förderanlage verbessert, die Anlage läuft viel ruhiger und die Bänder haben bei langsamen Leistungen kein Rucken mehr“, so Schmid weiter.

Das VLT FlexConcept, das Valser dazu bewogen hat, auf Danfoss-Produkte zu setzen, besteht in erster Linie aus den Komponenten OneGearDrive in Verbindung mit Frequenzumrichtern wie dem VLT Automation Drive FC 302 bzw. dem VLT Decentral Drive FCD 302. Diese zeichnen sich durch Regelung ohne Rückführung von Permanentmagnetmotoren aus. Aufgrund nur einer Gehäuseausführung des Motors und gleicher Bedienung aller Frequenzumrichter reduziert sich der Aufwand für notwendige Planungsunterlagen, die Schulung der Mitarbeiter und die Lagerhaltung für Ersatzteile. Die Produkte erfüllen bereits heute die Anforderungen der MEPS (Minimum Energy Performance Standard), die ab 2017 gelten.

Der Antrieb verfügt über ein optimiertes Kegelradgetriebe, das effizienter ist als die üblicherweise verwendeten Schneckengetriebe. Als System, bestehend aus Permanentmagnetmotor, Getriebeeinheit und Frequenzumrichter, erreicht er einen Gesamtwirkungsgrad von bis zu 90 %, wodurch der Anwender im Vergleich zu traditionellen Antriebslösungen bis zu 25 % an Energie spart. Für den VLT OneGearDrive Standard (IP 65 und IP 67) steht optional ein integrierter Resolver bereit. So lassen sich neben dem normalen Betrieb ohne Geber an Transportbändern auch Synchronisierungs- und Positionierungsapplikationen realisieren.

Dem VLT OneGearDrive liegt prinzipiell immer nur eine Getriebegröße zugrunde. Danfoss hat diese eine Baugröße und die definierten drei Standardübersetzungen so gewählt, dass eine möglichst hohe Anzahl der unterschied- lichsten Drehmoment-/Drehzahlanforderungen mit sehr wenigen Varianten realisierbar ist. In Verbindung mit der gewählten Leistungsgröße des PM-Motors von 3 kW erfolgt so eine optimale Standardisierung für alle notwendigen Applikationen. Ein weiterer Systemvorteil ist der geringe Platzbedarf. Durch die Verwendung eines Kegelradgetriebes werden Durchgänge zwischen den Förderanlagen nicht behindert. Der Radius von Mitte Hohlwelle bis Getriebegehäuse von nur 74 mm ist kleiner als der Radius des Antriebsritzels einer Scharnierbandkette mit 82,5 mm Breite. Hierdurch lassen sich sehr kleine Bandübergänge realisieren. Ein Ölwechsel ist bei Verwendung von H1-Lebensmittelöl im Teillastbetrieb erst nach 35 000 h erforderlich.

Hauptunterscheidungsmerkmale des OneGearDrive Hygienic zum OneGearDrive Standard sind die generelle Ausführung der Hohlwellen in Edelstahl (AISI 316 Ti) sowie das Motoranschlusskonzept mittels Edelstahlrundstecker vom Typ CleanConnect. Er erfüllt als Hygienevariante die Voraussetzungen für die Schutzart IP 67 sowie IP 69K. Zudem besitzt er standardmäßig die Aseptic-Lackierung, die im Bereich der pH-Werte 2 bis 12 beständig ist gegen alle branchenüblichen Reinigungs- und Desinfektionsmittel. Der verpolsicher kodierte CleanConnect ermöglicht den sicheren Anschluss in feuchten Bereichen, einen schnellen Austausch und einfache Reinigung sowie Wartung. Der OneGearDrive Hygienic ist von der EHEDG und dem Fraunhofer Institut IPA zertifiziert. Er erfüllt alle gültigen Anforderungen und Regularien für die Verwendung und den Einsatz im Aseptic-, Reinraum- und Pharmabereich.

Halle 6.1, Stand B71

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