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Schlauchdosierpumpen in der Kartonproduktion

Exakte Dosierung, in wenigen Minuten gewartet
Schlauchdosierpumpen in der Kartonproduktion

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Die Moritz J. Weig GmbH & Co. KG produziert an zwei Kartonmaschinen 630 000 Tonnen Faltschachtelkarton und Gipskarton pro Jahr Bild: Watson-Marlow
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Für eine effiziente Kartonproduktion ist der Einsatz von Chemikalien als Additive oder Prozesshilfsmittel unumgänglich. Das Unternehmen Moritz J. Weig setzt für eine besonders exakte Dosierung und hohe Zuverlässigkeit auf Schlauchdosierpumpen von Watson-Marlow.

Die Moritz J. Weig GmbH & Co. KG ist ein Anbieter von Faltschachtelkarton und Gipskarton auf Basis von Altpapier. Am Stammsitz in Mayen produziert das Unternehmen an zwei Kartonmaschinen 630 000 t/a. Effiziente Nutzung von Energie und Wasser lautet dabei eine Maxime der Weig-Gruppe. Der Wasserbedarf wird durch geschlossene Kreisläufe und eine eigene Abwasseraufbereitungsanlage so weit wie möglich reduziert. Bei der Produktion fallen unzählige Dosieraufgaben für Chemikalien als Papieradditive oder Prozesshilfsmittel an. Das Unternehmen setzt dabei auf ganz unterschiedliche Pumpenarten. Für anspruchsvolle Dosieraufgaben, bei denen es besonders auf Präzision und Zuverlässigkeit ankommt, rücken Schlauchdosierpumpen von Watson-Marlow in den Fokus. Bei dieser Pumpenart wird ein Schlauch durch Rollen abgeklemmt, deren Bewegung zu einer Verdrängung des Fördermediums nach vorne führt. Auf Ventile oder Dichtungen kann vollständig verzichtet werden. Da nur der Schlauch das Fördermedium berührt, wird sowohl das Fördermedium vor einer Kontamination durch die Pumpe als auch die Pumpe vor dem Fördermedium geschützt.

Unzuverlässiges Vorgängermodell

Ihre erste Einsatzprobe erhielten die Schlauchpumpen in der Nasspartie an der KM3, der Maschine für Faltschachtelkarton: Bei der Blattbildung für die Deckschicht wird ein chemischer Entschäumer in das ablaufende Siebwasser dosiert. Bis vor Kurzem kamen für diese Aufgabe Magnetmembranpumpen zum Einsatz. Diese vermochten die notwendige Fördergenauigkeit allerdings nicht auf Dauer zu gewährleisten und verursachten dabei auch noch einen hohen Wartungsbedarf: „Die Membranpumpen dosierten mit einem stark pulsierenden Förderstrom“, berichtet Peter Molitor, der als Projektingenieur für die Stoff- und Wasseraufbereitung an den beiden Kartonmaschinen in Mayen zuständig ist. „Zur Steuerung der Dosiermenge verwenden wir bei dieser Aufgabe einen Durchflussmesser. Durch die hohe Pulsation war allerdings die Erfassung der Dosiermenge schwierig und nicht immer zuverlässig.“ Dadurch kam es zu Abweichungen von der benötigten Dosiermenge, die je nach produziertem Flächengewicht und Geschwindigkeit variiert. Wenn die Dosierung nicht exakt ist, kann dies negative Folgen für die Produktqualität haben, erläutert Molitor: „Im schlimmsten Fall steigt sogar die Ausschussrate.“

Insbesondere der hohe Wartungs- und Reparaturbedarf der Membranpumpen erwies sich als störend im Produktionsprozess: Die Pumpen benötigen bauartbedingt jeweils ein Kugelventil auf der Saug- und Druckseite. Diese Ventile neigten zum Verstopfen und mussten häufig gereinigt werden. Weitere Probleme wurden durch gerissene Membranen verursacht. Der Austausch einer Membran ist sehr aufwendig und damit teuer, sodass in vielen Fällen darauf verzichtet und stattdessen gleich die gesamte Membranpumpe ausgetauscht wurde.

Pumpenkopf einfach austauschbar

„Unser Anspruch ist, dass eine Anwendung ohne Störungen funktioniert und im Fall der Fälle müssen Störungen wenigstens schnell beseitigt werden können“, erklärt Molitor. Da die Membranpumpen diesen Ansprüchen nicht genügten, machte man sich auf die Suche nach Alternativen: Fündig wurde man bei den Qdos-Dosierpumpen von Watson-Marlow. Diese Schlauchpumpen kommen vollständig ohne Membranen, Ventile oder Dichtungen aus. Darüber hinaus verfügen sie über ein besonders innovatives Konstruktionsprinzip: Einziges Verschleißteil an der gesamten Pumpe ist der Renu-Pumpenkopf, der sich innerhalb von nur wenigen Minuten als ein einzelnes Bauteil austauschen lässt. Die Pumpe steht im Anschluss „wie neu“ zur Verfügung. Da der Pumpenkopf vollständig gekapselt ist, wird ein Austritt von Flüssigkeit zuverlässig verhindert. Der Bediener kommt nicht mit dem Fördermedium in Berührung.

Vier verschiedenen Größen

Verfügbar in vier verschiedenen Größen, dosieren Qdos-Pumpen von 0,1 bis zu 2000 ml/min bei einem Druck bis zu 7 bar. Dadurch eignen sie sich für eine große Bandbreite an Dosieraufgaben. Bei Weig entschied man sich für das Modell Qdos 60, das bis zu 1000 ml/min mit einer Genauigkeit von ±1 % dosiert. Die Versuche mit der Qdos-Schlauchpumpe verliefen von Anfang an sehr erfolgreich. Die Pumpe wird über ein 4…20-mA-Signal angesteuert. Die Fördermenge beträgt in der Regel 400 ml/min, variiert aber je nach produziertem Flächengewicht und Geschwindigkeit. Hinsichtlich der beiden früheren Problemfelder Dosiergenauigkeit und Wartung bietet die Schlauchpumpe eine erhebliche Verbesserung gegenüber den Membranpumpen. „Dank der geringeren Pulsation funktioniert die Erfassung der Dosiermenge im Durchflussmesser nun reibungslos. Genau genommen ist die Pumpe so genau, dass wir in Zukunft theoretisch auf den Einsatz einer zusätzlichen Durchflussmessung verzichten könnten“, erklärt Molitor. Auch hinsichtlich der Wartung hielt die Qdos-Pumpe, was sie verspricht: „Die Qdos zur Dosierung des Entschäumers haben wir nun seit circa einem Jahr im Einsatz. Trotz 24/7-Dauerbetrieb immer noch mit dem ersten Pumpenkopf.“

Weitere Schlauchpumpen im Einsatz

Nach diesen Erfahrungen lag es nahe, die Qdos in weiteren Anwendungen an der Kartonmaschine KM3 einzusetzen: Seit Herbst 2017 dosieren nun insgesamt sechs Qdos-60-Pumpen ein Retentionsmittel. Dadurch wird verhindert, dass wertvolle Fasern, Feinstoffe und Füllstoffe ausgeschwemmt werden. Die Pumpen fördern jeweils circa 33 bis 38 l des leicht viskosen Retentionsmittels pro Stunde an verschiedenen Dosierpunkten in die Verdünnungswasserleitung, der Gegendruck beträgt circa 5 bar. Auch für diese anspruchsvolle Aufgabe erwies sich die Qdos-Pumpe als passende Wahl. Bei den zuvor für diese Aufgabe verwendeten Exzenterschneckenpumpen kam es immer wieder zu Ausfällen. Ein großes Problem war dabei die mangelnde Trockenlaufsicherheit.

Für die Dosierung des Retentionsmittels bieten die Qdos-Pumpen nicht nur die nötige Präzision, sondern überzeugen auch durch eine deutlich bequemere Bedienung. Die Dosiermenge kann direkt über das Display eingegeben werden. Vor allem aber sind die Schlauchpumpen selbstansaugend und trockenlauffähig. Im Durchschnitt arbeiten die Renu-Pumpenköpfe bei dieser aufgrund von Gegendruck und Viskosität anspruchsvollen Anwendung acht Monate. Das ist zwar weniger als bei den vorher eingesetzten Exzenterschneckenpumpen, bedeutet aber dennoch unter dem Strich eine Steigerung der Betriebszeit und eine Reduzierung von Wartungszeit und -kosten, denn im Gegensatz zu den vier Stunden für den Austausch eines Stators oder Rotors bei den Exzenterschneckenpumpen, kann der Pumpenkopf einer Qdos in wenigen Minuten vor Ort getauscht werden.

Ermutigt durch die erfolgreichen Einsätze der Qdos-Pumpen an der KM3 prüft man aktuell weitere Einsatzmöglichkeiten für die Schlauchdosierpumpen an beiden Kartonmaschinen: „Es ist sehr wahrscheinlich, dass Qdos auch bald an unserer KM6 zum Einsatz kommt. Erste Tests zur Dosierung von Flockungsmitteln liefen sehr erfolgreich“, sagt Peter Molitor.

Watson-Marlow GmbH, Rommerskirchen


Autor: Christian Paschen

Commercial Manager,

Watson-Marlow



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