Moderne Vakuumtechnik steigert Energieeffizienz beim Vulkanisieren
Deutlich steigern konnte die Firma ContiTech Antriebssysteme GmbH die Energieeffizienz bei den Vulkanisieranlagen durch die Nutzung neuester Vakuumtechnologie beim Entgasen der Formen in den Vulkanisationskesseln.
(industrietreff) - Waren bislang an allen Anlagen ausschließlich Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen im Einsatz, wurden bereits Anfang 2017 erste Versuche mit Mink Klauen-Vakuumpumpen von Busch durchgeführt. Das Ergebnis war verblüffend: Weder Wasser noch andere Betriebsmittel werden benötigt und der Energieverbrauch wurde enorm reduziert.
Als Hersteller des gesamten Spektrums von Antriebsriemen bietet ContiTech ein umfassendes Programm an Riemen aus Kautschuk, die praktisch in allen industriellen Anwendungen zum Einsatz kommen. Die Herstellung der Riemen erfolgt in Vulkanisieranlagen, welche aus mehreren Autoklaven bestehen. Je nach Größe der Vulkanisieranlagen kann eine Vakuumpumpe an einer Anlage angeschlossen sein oder mehrere Anlagen werden gleichzeitig von einer Vakuumpumpe mit Vakuum versorgt. Gearbeitet wird dreischichtig im Batch-Betrieb. Das heißt die Vakuumpumpen sind rund um die Uhr permanent im Einsatz.
Ursprünglich wurden Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen für die Entgasung der Gummimasse eingesetzt. Da das zentrale Kühlwassernetz bei ContiTech Antriebssysteme an seine Kapazitätsgrenzen stieß, analysierte Anja Horn als Verantwortliche für Energieeffizienz die einzelnen Wasserverbraucher im Betrieb. Im Durchschnitt verbrauchten die Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen ungefähr sieben Kubikmeter Wasser pro Stunde. Außerdem war an jeder Vakuumpumpe ein Behälter mit Frischwasservorlage installiert. Aufgrund der raschen Verschmutzung musste regelmäßig Frischwasser nachgefüllt oder ausgetauscht werden. Zusätzlich zum hohen Wasserverbrauch wirkten sich die hohen Wassertemperaturen negativ im Kreislauf und in der Vorlage aus. Durch die überhöhten Wassertemperaturen konnte das angestrebte Vakuumniveau von 200 Millibar in den Autoklaven nicht immer erreicht werden. Grund dafür war, dass bei Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen das zu erreichende Vakuum unter anderem von der Wassertemperatur abhängig ist. Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen erreichen ihr optimales Vakuumniveau nur bei einer Wassertemperatur von 15 °C.
Die eingesetzten Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen hatten jeweils eine Leistungsaufnahme von sechs Kilowatt. Da die Vakuumpumpen im Drei-Schicht-Betrieb an sieben Tage pro Woche in Betrieb waren, kamen pro Maschine und Jahr 8.000 Betriebsstunden zustande. Dies entsprach 48.000 Kilowattstunden pro Jahr.
Die Instandhaltung suchte nach einer technischen Lösung, um sowohl den Energie- als auch den Wasserverbrauch zu senken. Außerdem galt es, die Betriebssicherheit möglichst zu verbessern. Wenn beispielweise durch eine Undichtheit im System Dampf in eine Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe gelang, stießen diese an ihre Kapazitätsgrenzen und das Vakuumniveau in den Autoklaven verschlechterte sich drastisch. Auch musste in der Vergangenheit im Schnitt pro Jahr eine Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe ausgetauscht werden, weil es durch den Vulkanisierprozess zu Ablagerungen und Korrosion in den Vakuumpumpen kam.
Eine Alternative zur bisherigen Vakuumerzeugung fand ContiTech Antriebssysteme in der Mink Klauen-Vakuumpumpe von Busch. Bereits 2017 wurde eine Mink Klauen-Vakuumpumpe zu Testzwecken als Alternative für eine Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe in eine Vulkanisieranlage eingebaut. Mink Klauen-Vakuumpumpen benötigen kein Wasser oder sonst ein Medium zur Erzeugung des Vakuums. Grund hierfür ist das völlig berührungsfreie Verdichtungsprinzip, das eine trockene, also betriebsmittelfreie Verdichtung ermöglicht. Für ContiTech Antriebssysteme bedeutete dies: Keine Kosten mehr für das Betriebsmittel Wasser und die damit zusammenhängenden Betriebskosten wie Wasser nachfüllen, wechseln, aufbereiten oder entsorgen.
Dazu kommen die Einsparungen bei den Stromkosten. Die Mink Klauen-Vakuumpumpe hat mit neun Kilowatt zwar einen größeren Antriebsmotor als die zuvor eingesetzte Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe. Durch die Frequenzregelung des Motors passt sich die Mink dem tatsächlichen Bedarf allerdings an. Im normalen Betrieb läuft der Motor mitunter nur bei Frequenzen von um die 30 Hertz. Das heißt er benötigt bei dieser Frequenz circa drei Kilowatt. Sollte aber, bedingt durch eine Undichtheit, plötzlich Dampf angesaugt werden, erhöht die Mink Vakuumpumpe sofort ihre Drehzahl und somit ihr Saugvermögen, so dass der benötigte Betriebsdruck von 200 Millibar immer gehalten werden kann.
Man kann also den durchschnittlichen Stromverbrauch jetzt mit vier Kilowatt ansetzen. Hochgerechnet auf ein Jahr entspricht dies einem ouiVerbrauch von 32.000 Kilowattstunden. Verglichen mit der zuvor eingesetzten Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe ist dies eine Ersparnis von 16.000 Kilowattstunden pro Jahr. ContiTech Antriebssysteme GmbH hat die erste Mink Klauen-Vakuumpumpe sehr genau getestet und deren Leistung und Energiekosten exakt analysiert. Noch vor Ablauf der Testphase hat sich ContiTech dazu entschieden, drei weitere Mink Klauen-Vakuumpumpen anzuschaffen und diese an Vulkanisieranlagen zu betreiben. Das Ziel ist es nun, die Mink Klauen-Vakuumtechnologie an allen Vulkanisieranlagen nach und nach zu installieren, um künftig ein Höchstmaß an Betriebssicherheit und Effizienz zu garantieren.
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Unternehmensinformation / Kurzprofil:
Busch Vacuum Solutions ist weltweit einer der größten Hersteller von Vakuumpumpen, Vakuumsystemen, Gebläsen und Kompressoren.
Das umfangreiche Produktportfolio umfasst Lösungen für Vakuum- und Überdruckanwendungen in sämtlichen Industriebereichen, wie zum Beispiel für die Chemie, Halbleiterindustrie, Medizintechnik, Kunststoffindustrie oder die Lebensmittelbranche. Dazu gehören auch die Konzeption und der Bau von individuell ausgelegten Vakuumsystemen sowie ein weltweites Servicenetz.
Die Busch Gruppe ist ein Familienunternehmen, dessen Leitung in den Händen der Familie Busch liegt. Weltweit arbeiten 3.500 Mitarbeiter in über 60 Gesellschaften in mehr als 40 Ländern für Busch Vacuum Solutions. Hauptsitz von Busch ist Maulburg im Südwesten Deutschlands. Hier befindet sich der Sitz der Busch SE sowie das deutsche Produktionswerk und die deutsche Vertriebsgesellschaft. Außer in Maulburg produziert Busch in eigenen Fertigungswerken in der Schweiz, in Großbritannien, Tschechien, Korea und den USA.
Busch Vacuum Solutions wurde 1963 von Dr.-Ing. Karl Busch und seiner Frau Ayhan Busch gegründet und gemeinsam aufgebaut. Mit der „HUCKEPACK“ entwickelte Dr.-Ing. Karl Busch die erste Vakuumpumpe zur Verpackung von Lebensmitteln. Das Folgeprodukt „R5“, eine kompakte Drehschieber-Vakuumpumpe, revolutionierte die Lebensmittelverpackung. Einen weiteren Meilenstein stellte die Entwicklung der Schrauben-Vakuumpumpe „COBRA“ dar. Die internationale Expansion der Busch Gruppe begann bereits im Jahre 1971 mit der Gründung einer Vertriebsgesellschaft in Großbritannien. Das erste Fertigungswerk im Ausland entstand 1979 in den USA.
Jasmin Markanic
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Datum: 21.01.2020 - 10:01 Uhr
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