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Vibrationsdosierer für anspruchsvolle Prozesse

Präzise Dosiertechnologie eliminiert Rotationsbewegungen
Vibrationsdosierer für anspruchsvolle Prozesse

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Mit den K3-Vibrationsdosierern präsentiert Coperion K-Tron hochgenaue Anlagen zur schonenden Dosierung einer Vielzahl von freifließenden Schüttgütern. Selbst brüchige, abrasive oder unregelmäßig geformte Materialien oder Glasfasern lassen sich damit problemlos und gleichmäßig fördern. Weitere Vorteile dieser Technolgie sind weniger Ausschuss, kürzere Ausfallzeiten, höhere Produktqualität und mehr Effizienz im Prozess.

Diese Vorteile kommen nicht von ungefähr, sondern sind das Resultat technischer Weiterentwicklungen, vor allem des Antriebssystems und der Steuereinheit. Die grundlegend veränderte Absorberkonstruktion des K3-Vibrationsantriebs sorgt für einen stets gleichmäßigen Materialaustrag mit minimalem Pulsieren, wodurch eine sehr hohe Genauigkeit ermöglicht wird. Bei herkömmlichen Vibrationsdosierern werden Gummi- oder Federabsorber verwendet, die eine
Bewegung des Antriebs in alle Richtungen zulassen, was zu einer Rotationsbewegung führt. Dagegen kommt in den K3-Anlagen eine flexible Pendeltechnologie zum Einsatz, die eine Stoßdämpfung nur parallel zur
gewünschten Bewegungsrichtung bewirkt, wodurch Rotationsbewegungen unterbunden werden. Diese parallele Bewegung sorgt für einen gleichmäßigen Materialfluss über der gesamten Länge der Rinne.

Die Steuereinheit und Dosiererelektronik sind mit Sensoren ausgestattet, die bis zu 25 000 Mal pro Sekunde die Beschleunigungs-, Bewegungs-, Gewichts-, Strom- und Temperaturwerte messen. Der schnelle Controller passt das Vibrationsantriebssignal an, um eine präzise sinusförmige Anregung beizubehalten und einen optimalen Materialdurchfluss zu erzielen. Im Vergleich zu anderen Dosiereranlagen führt dieser Antrieb in Verbindung mit der Smartconnex-Steuereinheit von Coperion K-Tron zu einem deutlich geringeren Energieverbrauch. Bei einem Massendurchsatz von 6000 kg/h werden nur 20 W verbraucht, sodass mit dem K3-System die Nachhaltigkeit erhöht und Wärmeentwicklung minimiert werden kann.

Flexibel und schnell umrüstbar

Eine typische Dosiereranlage besteht aus Dosiertrichter, Vibrationsrinne, Smartconnex-Steuereinheiten und einem Vibrationsantrieb, der an einem Wägesystem montiert wird. Das Wägesystem ist mit der patentierten, hochgenauen Smart Force Transducer-Technologie ausgestattet. Das K3-System ist modular aufgebaut und ermöglicht die Integration von benutzerdefinierten Rinnenkonfigurationen mit verschiedenen Längen, was wiederum dem Nutzer eine größere Flexibilität gibt. Schnell zu lösende Halterungen an der Dosiererrinne ermöglichen kurze Umrüstzeiten. Da keine Verschleißteile vorhanden sind, ist der Wartungsaufwand geringer, und die Anlagenkonstruktion gewährleistet eine schonende Behandlung des Materials. Neben den Standardausführungen sind hygienegerechte, leicht zu reinigende Ausführungen erhältlich.

Die Dosierer sind in zwei Größen im Leistungsbereich von 1 bis 4000 dm3/h erhältlich. Eine größere Variante bis 10000 dm3/h wird das Angebot bald ergänzen.

Für schwierige Stoffe geeignet

Die K3-Vibrationsdosierer eignen sich auch für die schonende Handhabung einer Vielzahl von anspruchsvollen Materialien, beispielsweise brüchigen, abrasive Stoffen, Produkten mit unregelmäßigen Formen und Glasfasern. Weitere Anwendungsbeispiele sind die hochgenaue Dosierung von Fertiglebensmitteln und deren Förderung zu Verpackungslinien sowie zur Zuführung von Pellets oder Abfallmaterialien zu Extrusionslinien beispielsweise bei Recycling-Anwendungen. Vibrationsdosierer sind bei schwierigen Materialien häufig den Schneckendosieren überlegen, da das Material deutlich weniger verpresst wird.

Coperion K-Ton (Switzerland) LLC

Halle 5, Stand J03


Angelika Stoll

Redakteurin


Urs Helfenstein ist R&D Engineer bei Coperion K-Tron in der Schweiz
Bild: Coperion K-Tron

Nachgefragt: Bei Urs Helfenstein

Mit der Entwicklung der K3-Vibrationsdosierer ist Ihnen ein großer Wurf geglückt. Wer hatte denn die zündende Idee bzw. wie kann ich mir den Entwicklungsprozess vorstellen?

Helfenstein: Bei den Vorgängern des K3-
Vibrationsdosierers gab es einige Effekte, die wir nicht im Detail verstanden. Somit forschten wir gezielt in diese Richtung und werteten Daten aus der Bewegungsanalyse sowie Erkenntnisse aus dynamischen Mehrkörper- und Partikelsimulationen aus. Konzeptstudien haben dann Verbesserungspotenziale aufgezeigt, die letztendlich die Basis für die Entwicklung der K3-Vibrationsdosiererlinie waren.

Die beiden grundlegenden Details der neuen Technologie sind das Absorberdesign und das Spulenantriebsmodul. Bitte erläutern Sie uns die wichtigsten technischen Details und besonderen Merkmale.

Helfenstein: Bei den heutigen Vibrationsantrieben setzt sich die Rinnenbewegung aus einer Rotation und einer Translation zusammen, weil die herkömmlichen Absorber zu viele Freiheitsgrade bieten. Dies führt dazu, dass das Material an verschiedenen Stellen der Rinne unterschiedlich geworfen wird, was wiederum zu unterschiedlichen Fördergeschwindigkeiten über die Rinnenlänge führt. Dies sieht man an unterschiedlichen Materialhöhen entlang der Rinne. Bei den Pendelabsorbern wird die Rotation verhindert und der Antrieb kann keine Nickbewegung ausführen. Das Material wird daher immer gleich geworfen und hat somit eine konstante Geschwindigkeit und Höhe. Eine Umschichtung findet beim Regeln nicht mehr statt. Damit haben wir in zahlreichen Laborversuchen im Durchschnitt eine um 35 % höhere Dosiergenauigkeit erreicht.

Was ist das Besondere am Spulenantriebsmodul?

Helfenstein: Wir verwenden einen geschlossenen Regelkreis und können den
Antrieb so genau in Resonanz betreiben und dabei die Amplitude schnell regeln. Dies macht den Antrieb enorm energieeffizient und präzise. Weiter wird der Spulenstrom so geregelt, dass sich eine sinusförmige Anregungskraft ergibt. Dies vermeidet harmonische Frequenzen, was sich positiv auf das Fließverhalten und die Lärmentwicklung auswirkt.

Wie sieht der K3-Dosierer in Hygieneausführung aus?

Helfenstein: In der Hygieneausführung wird der Antrieb komplett in eine flexible Silikonhülle gepackt. Somit gibt es zwischen dem schwingenden Oberteil, der Gegenmasse sowie der Grundplatte keine Spalten oder Übergänge. Die Rinnen entsprechen den Hygienevorschriften und können in der Nahrungsmittel- sowie Pharmaindustrie eingesetzt werden. Eine Ausführung ist komplett mit Tri-Clamp-Verbindungen
geschlossen, die die Dichtheit des Systems garantieren. Verglichen mit einem Schneckendosierer müssen keine rotierenden Teile abgedichtet werden, die Verschleiß aufweisen und bei denen Material austreten kann.

Das erste Mal war der K3 auf der K zu
sehen. Konnten Sie auf der Messe bereits Interessenten gewinnen?

Helfenstein: Getreu dem Motto „Good
Vibrations“ ist die neue K3-Linie auf sehr gute Resonanz gestoßen. Wir durften in der Zwischenzeit regelmäßig Kundenversuche auf den neuen Geräten fahren. Erste Bestellungen sind bereits vor dem offiziellen Verkaufsstart eingegangen.



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