Hygienegerechte Bandantriebe

Kennzeichnend für einen Trommelmotor ist, daß Getriebe und Motor komplett in einem hermetisch abgeschlossenen Stahlzylinder untergebracht sind (Abb. 1). Das eigentliche „Herz“ der Antriebseinheit ist ein Drehstrom-Kurzschlußläufer, der zusammen mit dem Getriebe und den Tragzapfen die Achse bildet, um die die Trommel rotiert. Der Motor überträgt die Kraft über ein direkt gekoppeltes Rotorwellenritzel auf das Getriebe. In den meisten Fällen kommt ein zwei- oder dreistufiges Stirnradgetriebe zum Einsatz, das in einem separaten Getriebegehäuse aus Aluminium, Gußeisen oder Stahl – je nach Drehmoment – installiert ist. Zahnräder und Ritzel sind spezialgehärtet und anschließend geschliffen oder nachgeschnitten, so daß die Verzahnung die Güteklassen 7 oder 8 erreicht. Durch die kugelgelagerte Achse, über die die Trommelmotoren am Förderrahmen befestigt werden, läßt sich das Anschlußkabel nach außen führen.

Der Abtrieb des Getriebes ist über einen Innenzahnkranz direkt mit der Außenhülle des Motors verbunden. Dieser direkte Kraft-übertragungsweg ermöglicht den sehr hohen Wirkungsgrad der Trommelmotoren. Mehr als 95% der Eingangsenergie steht für den Antrieb zur Verfügung.

Bei der Abdichtung des Zylinderinnenraumes kommt den Dichtungen in den Enddeckeln des Motors besondere Bedeutung zu. Im allgemeinen sind die Motoren gemäß Schutzart IP 66 bzw. 67 ausgelegt und somit vollständig gegen Staub und Wasser geschützt. Diese Schutzart sieht vor, daß der Motor noch in 1m Wassertiefe arbeiten muß. Konkret bedeutet dies, das Joki-Trommelmotoren auch im Sandsturm oder im Dauerregen problemlos betrieben werden können. Diese Unempfindlichkeit ist einer der Hauptgründe für den Einsatz von Trommelmotoren in fördertechnischen Anlagen zum Handling von Chemikalien sowie aggressiver und abrasiver Schüttgüter.

Das Dichtungssystem schafft gleichzeitig die Voraussetzung dafür, daß keine Leckagen auftreten, denn der Trommelmotor ist zu rund 40% seines Volumens mit Öl gefüllt, das der Kühlung und Schmierung dient. Die Kühlwirkung des Öls ist deshalb entscheidend, weil der Trommelmotor ohne Lüftung auskommen muß. Der Kühleffekt läßt sich über die Ölmenge beeinflussen.

Die Ständerwicklungen des Drehstrommotors werden nach Isolierungsklasse F (wahlweise auch H; nach IEC-Standard 34/VDE 0530) gefertigt. Das heißt, daß der Motor Temperaturen bis 155 bzw. 185°C überstehen kann. Die Temperatur wird durch einen in die Wicklung integrierten Thermoschalter überwacht, der bei einer Überhitzung bzw. Überlastung des Motors den Spannungskreis unterbricht.

Die für den Trommelmotor genutzten Materialien und Bearbeitungsverfahren müssen schon deshalb hochwertig sein, weil der Motor nicht ohne weiteres von außen zugänglich ist. Bei Einschichtbetrieb und fünf Arbeitstagen pro Woche ist nur alle 10000 Betriebsstunden ein Ölwechsel fällig. Dies entspricht einer Einsatzzeit von fünf Jahren. Der Trommelmotor enthält keine Verschleißteile. Das Wechseln des Öls läßt sich über Schraubstopfen erledigen, die mit Magneten versehen sind, um metallische Verunreinigungen zurückzuhalten. Optional sind auch lebensmittelverträgliche Öle einsetzbar. Bei den kleinen Trommelmotor-Baureihen ist über die gesamte Lebensdauer kein Ölwechsel nötig. Diese Motoren arbeiten völlig wartungsfrei. Für Spezialanwendungen stehen jedoch auch Baureihen zur Verfügung, die über Labyrinthdichtungen nachschmierbar sind.

Der Aspekt der hermetischen Abgeschlossenheit läßt sich besonders dann nutzen, wenn widrige Umgebungsbedingungen herrschen oder wenn es ganz besonders sauber zugehen soll. Die Lebensmittelindustrie hatte früh dieses Merkmal des Trommelmotors erkannt; die Hersteller reagierten darauf mit der Entwicklung spezieller Baureihen, u. a. aus rostfreiem Stahl.

Die Motoren sind in der Lebensmittelbranche im allgemeinen großen Belastungen ausgesetzt. Die Dichtungen müssen selbst heißem Dampf oder hohem Wasserdruck dauerhaft standhalten. Das einfache Konstruktionsprinzip des Trommelmotors ermöglicht den Verzicht auf Übertragungselemente wie Ketten und Kupplungen. Somit lassen sich Kosten einsparen und die Wartung vereinfachen. Die gesamte Förderanlage kann zudem sehr kompakt gebaut werden.

Eine weitere Eigenschaft dieses Antriebssystems, der geräuscharme Betrieb aufgrund der völligen Kapselung und der hochwertigen Verzahnungselemente, ist überall dort ein wichtiges Argument, wo Menschen in unmittelbarer Nähe der Förderanlage arbeiten. Bei Anwendungsfällen, in denen eine variable Drehzahlregelung sinnvoll ist, steuert man die Trommelmotoren über Fre-quenzumrichter an. Neben der jeweils exakten Geschwindigkeitsanpassung wird so auch ein energiesparender Motorbetrieb sichergestellt. Die integrierte Softstart-/Softstop-Funktion des Umrichters schafft die Voraussetzung für ein feinfühliges Anfahren und Abbremsen des Antriebs, der sich alternativ auch mit elektromagnetischen Bremsvorrichtungen ausstatten läßt. Darüber hinaus sind Motoren mit abgeschirmtem Kabel verfügbar, die die einschlägigen EMV-Anforderungen erfüllen.

Wenn Trommelmotoren im Stückguttransport eingesetzt werden, ist die Bandzugkraft die relevante Größe für die Auslegung. Für einen 1,5-kW-Motor mit einem Durchmesser von 164mm beträgt sie 2236N bei einer Bandgeschwindigkeit von 0,63m/s. Da die Motoren in vielen Einsatzfällen mit Schüttgut beladene Förderbänder aus dem Stand in Bewegung setzen müssen, ist ihr Anfahrmoment besonders hoch. So ist beispielsweise eine kurzzeitige Belastung mit 200% Drehmoment möglich.

Die Joki-Hochleistungsserie 6100 entspricht dem Trend zu immer kompakteren Antrieben mit immer größerer Leistungsfähigkeit. Sie verfügt über einen Durchmesser von 113 mm, Einbaulängen von 262 bis 1112mm, Bandzugkräfte von 700 bis 1100N und eine Leistung von 0,11 bis 0,33 kW und eignet sich für Anwendungen, bei denen schwere Güter mit höchster Zuverlässigkeit transportiert werden müssen. Für Anwendungen, in denen noch kleinere Antriebe benötigt werden, gibt es den Joki-Trommelmotor als Baureihe 6K00 mit nur 80mm Durchmesser. Er besitzt eine Bandzugkraft von bis zu 313N.

Daß Joki-Trommelmotoren selbst extreme Reinigungsmethoden auf saurer und basischer Grundlage ohne Beeinträchtigung der Standzeit aushalten, beweist ihr Einsatz im Fleischzentrum Lausitz in Kasel-Golzig bei Luckau in Brandenburg (Abb. 2). Dort werden die automatisierten Förderanlagen regelmäßig mit Hochdruckreinigern bei 27 bar Druck abgespritzt (Abb. 3). Das ist der Härtetest, den die Motoren glanzvoll bestehen, denn schließlich wurden sie so ausgelegt, daß sie sowohl Dampfstrahl und Hochdruckreinigung bis zu 120 bar als auch den Einsatz aggressiver Reinigungsmittel verkraften und dabei hohe Standzeiten erreichen.

Im Fleischzentrum Lausitz werden im Einschichtbetrieb Schweine oder Rinder getrennt geschlachtet und zerlegt, bei einer Kapazität von 300 Schweinen pro Stunde (2000 bis 2500 Schweine/Tag) und 56 bis 60 Rinder pro Stunde (420 Rinder/Tag). Im Zerlegebetrieb und in den Verpackungsstraßen kommen ca. 60 Joki-Trommelmotoren in Lebensmittel-Ausführung (Zulassung nach FDA, USDA, FSIA und FESD) und in Schutzklasse IP 66 bzw. 67 zum Einsatz. Als Außenmaterial wird durchgängig Edelstahl verwendet (Abb. 4). Über Labyrinthdichtungen können die Motoren nachgeschmiert werden und, außer einem Ölwechsel alle 10000 Betriebsstunden, ist keine Wartung erforderlich.

Die im Fleischzentrum eingesetzten Trommelmotoren weisen Gehäusedurchmesser von 113, 135 und 164mm auf. Sie sorgen von der Zerlegung über die Verpackungsstraßen bis hin zum Versand für einen geordneten Materialfluß von unverpacktem und verpacktem Fleisch sowie von Behältern.

Das Fleischzentrum liefert seine Erzeugnisse an den Großhandel im In- und Ausland sowie – unter dem Markennamen Food Family – an den Einzelhandel. In Rodleben bei Dessau/Sachsen-Anhalt befindet sich ein identisches Werk, das als Fleischzentrum Anhalt firmiert und in dem ebenso Joki-Trommelmotoren zum Einsatz kommen. (kr)

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