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Donnerstag, 20 Oktober 2022 16:30

Wo kunststoffverarbeitende Betriebe Energie sparen können

von Redaktion
Geschätzte Lesezeit: 3 - 5 Minuten
Die neue Weinreich- WTD-FX-Baureihe mit intelligenter Messtechnik Die neue Weinreich- WTD-FX-Baureihe mit intelligenter Messtechnik

Das Lüdenscheider Unternehmen Weinreich fertigt Temperiergeräte für die Kunststoffverarbeitung und gehört in Europa zu den führenden Herstellern. Mit der FX-Baureihe gibt das inhabergeführte Unternehmen Kunden nun ein Instrument an die Hand, um den Leistungsbedarf in Werkzeugen zu ermitteln und so Anlagen effizienter und nachhaltiger zu machen.

Wir haben aus der Kundschaft immer wieder die Anfrage bekommen, nicht nur bei großen Anlagen, sondern auch bei den kleineren Temperiergeräten den Energieverbrauch durch eine variable Leistung zu reduzieren “, berichtet Geschäftsführer Guido Schulte und fährt fort: „Unsere Erfahrung zeigt aber, dass im Bereich der Temperierleistung, also der Kühl- und Heizleistung, keine wirklichen Einsparungen erzielbar sind.“ Denn die notwendige Kühl- bzw. Heizleistung werde über die Gesetze der Thermodynamik, das Bauteil, die Form und viele andere Faktoren definiert. Eine Änderung gehe da häufig zu Lasten der Qualität oder Geschwindigkeit. Potential sieht Schulte allerdings im Bereich der Pumpleistung. „Da kann man viel einsparen“, ist er überzeugt.

Die Pumpenleistung als Energiefaktor

Zur Erklärung: Das Wasser zur Temperierung der Werkzeuge in der Kunststoffverarbeitung wird ständig umgewälzt und mit vorgegebenem Druck und Menge (Volumenstrom) durch die Temperierkanäle des Werkzeuges geführt. In der Regel sind die in den Temperiergeräten eingebauten Pumpen mit einer fixen Antriebsleistung, z. B. 1 kW versehen, die für einen stetigen Druck sorgen. Allerdings ist diese Pumpenleistung meist sehr großzügig dimensioniert und wird häufig nach dem Motto „viel hilft viel“ festgelegt. Im Markt sind daher nun auch Temperiergeräte mit regelbaren Pumpen immer häufiger anzutreffen. Weinreich verzichtet in dieser Maschinenklasse auf eine Regelung der Pumpenleistung, da dies sehr stark zu Lasten der Standfestigkeit der Pumpen in den kompakten Anlagen geht. Das Ziel der geringen Störanfälligkeit und Langlebigkeit steht damit im Konflikt mit einer Regelung der Pumpenleistung.

Fließschema WTD-FXFließschema WTD-FX

Über Energiesparen hinaus geht die FX-Baureihe des Lüdenscheider Maschinenbauers. Sie dient der exakten Leistungsbedarfsermittlung und kann unabhängig vom eingesetzten Temperiergerät auch zur Prozessoptimierung genutzt werden. Das mit intelligenter Messtechnik ausgestattete Temperiergerät WTD-FX ist zum Beispiel dafür geeignet, den optimalen Volumenstrom und Pumpendruck im Werkzeug zu ermitteln. „Nach unseren Untersuchungen verrichten über 80 % der eingesetzten Temperiergeräte ihre Arbeit mit einer zu hohen Pumpenleistung. Da kommt einiges an Energieaufwand zusammen, den man leicht sparen kann. Der notwendige Volumenstrom und dadurch die Leistung der Umwälzpumpe muss aber genau bestimmt werden. Das geht nur mit verlässlichen Werten“, weiß Schulte. Ist die wirklich notwendige Pumpenleistung mit dem FX ermittelt, könne durch das Austauschen der Pumpen von vorhandenen Geräten viel Energie gespart werden. „Im Jahr sind das für ein Aggregat ganz schnell über 4.000 kWh“, so Guido Schulte.

Mit der FX-Baureihe kann entweder über den vorwählbaren Wasserdruck oder den einstellbaren Volumenstrom die wirklich erforderliche Pumpenleistung ermittelt werden. Mit diesem Wert kann ein perfekt passendes Temperiergerät ausgewählt oder auch ggfs. umgerüstet werden.

Das letztendlich ausgewählte Gerät benötigt dann auch keine Regelung der Pumpenleistung, ist deutlich robuster im Betrieb und günstiger in der Anschaffung als regelbare Einheiten.

Messtechnik – #aus der Praxis für die Praxis

Die FX-Baureihe nutzt zur Ermittlung des optimalen Betriebspunktes der Werkzeugform mehrere Messgrößen: Es wird die im Verbraucher umgewandelte thermische Heiz- oder Kühlenergie gemessen, angezeigt und mit dem Volumenstrom abgeglichen. Bei Erreichen des optimalen Volumenstroms kann nun das Maximum von Kühl- und / oder Heizleistung über die schrittweise Anpassung der Zykluszeiten ermittelt werden. Die Funktion der FX-Baureihe geht somit über die Aufgabe eines herkömmlichen Temperiergerätes weit hinaus, auch wenn es als ein solches voll einsetzbar ist.

„Der Einsatz lohnt sich schon ab einer Temperiergeräteanzahl von zehn, da hier oftmals unterschiedliche Temperiergeräte mit verschiedenen Pumpen-Antrieben im Einsatz sind. Da kann man durch den Tausch untereinander in einem Unternehmen ohne wirklichen Invest schnell viel sparen“, argumentiert Guido Schulte.

Thermodynamische Messung möglich

Als eine weitere wichtige Funktion steht die Messung der abzuführenden thermischen Wärmemenge zur Verfügung. Hier wird über eine vorwählbare Zeit (10 sek. – 15 min.) die Heiz- und Kühlfunktion im Gerät außer Betrieb genommen, wodurch man in der vorgewählten Zeit über die interne Wärmemengenmessung eine genaue Information der abzuführenden thermischen Wärmemenge erhält. Für einen hochgenauen Wert muss der Nutzer lediglich 1/3 der Pumpen-Antriebsleistung als Friktionsenergie subtrahieren.

Zur Grundausstattung der neuen FX-Baureihe gehören neben der robusten industriellen Bauart eine hocheffiziente, frequenzgeregelte Pumpe mit Magnetkupplung sowie eine Siemens S7 Steuerung mit Touchpanel zur intuitiven Bedienung und Visualisierung der Prozessparameter.

Derzeit werden zwei Gerätegrößen bis 2 kW Pumpenantriebleistung angeboten, wobei die Baureihe aufgrund der hohen Nachfrage auch schon für größere Anlagen in Planung ist. Die Maschinenanbindung kann wahlweise über die on Board befindliche Profinet-, OPC UA mit Euromap 82.1 oder analoger Schnittstelle erfolgen. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Vorlauf-, Rücklauf-, oder Differenztemperatur und zusätzlich den Volumenstrom oder Vorlaufdruck zu regeln. Optional sind weitere Schnittstellen wie Profibus, Modbus/RS485 oder TTY 0-20mA verfügbar.

Für die Prozessdatenaufzeichnung und Exportierung steht optional ein Erweiterungsmodul mit USB-Schnittstelle zur Verfügung. Die kompakten FX-Geräte erlauben einen vielfältigen Einsatz im Unternehmen – vom Werkzeugbau bis zur Instandhaltung.

Weitere Informationen

  • Ausgabe: 10
  • Jahr: 2022
  • Autoren: Redaktion

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