Neue Wege in der Zentrifugentrocknung

Die Hubert Stüken GmbH & Co. KG, kurz Stüken, aus Rinteln, Hersteller von Präzisionstiefziehteilen, Stanzteilen und Baugruppen hatte für ihre Produktion in die Jahre gekommene Zentrifugen im Einsatz. Mit viel heißer Luft wurden in der Galvanik behandelte Bauteile 30 Minuten lang erhitzt und benötigten danach eine längere Abkühlphase, bevor sie verpackt werden konnten. Der Ablauf war umständlich und kostspielig „Wir wollten diesen ganzen Prozess automatisieren“, erläutert Dr. Christopher Bruns, Projekt­ingenieur bei Stüken, „und die bisherige Trocknung durch eine zeitgemäße Technologie ersetzen.“
Hierfür holte Stüken den Anlagenbauer WMV ins Boot, der wiederum den Trocknerhersteller Harter beauftragte. Gemeinsam realisierten sie das Pilotprojekt „Energiesparende Zentr­ifugen­trocknung“ und schufen damit eine Grundlage für eine zu­künf­tige Zusammenarbeit in diesem Bereich. Stüken selbst war mit der energiesparenden Wärme­pumpen­trock­­nung von Harter schon länger vertraut, wobei es damals um eine Trommeltrocknung ging.

Versuche und Luft

Bei Stüken wurden drei neue Schwenkzentrifugen aufgebaut, die Bauteile im Niedertemperaturbereich energiesparend trocknen. Mittels automatisierter Deckel bleibt die Wärme im SystemFür Stüken stand die Energieeinsparung an oberster Stelle, direkt gefolgt von dem Wunsch nach einer Trocknung im Niedertemperaturbereich. Ob und wie sich die relevanten Bauteile bei der Wärmepumpentrocknung verhalten, testet Harter immer in Versuchen im hauseigenen Technikum. Auch WMV verfügt über ein hausinternes Technikum, in dem alle relevanten Prozesse im Bereich Zentrifugentechnologie appliziert werden können. „Entsprechend haben wir die Bauteile von Stüken in unserem Technikum mit einem Wärmepumpenmodul von Harter ausführlich und durchgehend getestet“, berichtet Sascha Meuser, zuständig für Projektierung und Vertrieb bei WMV. „So können wir nun auch in Zukunft Versuchsreihen für interessierte Kunden mit Zentrifuge und Wärmepumpentrocknung durchführen.“

Für Stüken stand die Energieeinsparung an oberster Stelle

In diesen Versuchsreihen wurden die für eine erfolgreiche Trocknung re­levanten Parameter ermittelt. Diese sind die Machbarkeit als solches, die vorgegebene Zeit, das Feuchteangebot, die exakte Temperatur und alles, was sich rund um die Luft dreht. Reinhold Specht, geschäftsführender Gesellschafter bei Harter beschreibt dies folgendermaßen: „Zu diesen Faktoren gehören der Luftvolumenstrom, die Luftgeschwindigkeit und natürlich die Luftführung. Sie spielt eine wesentliche Rolle beim Erfolg, denn nur, wenn die Luft gezielt durch das Trocknungsgut geführt wird, kann dieses auch homogen trocknen.“

In den Zentrifugen werden Schüttgüter wie diese getrocknet

Neuanlage mit Wärmepumpe Bei Stüken wurden nun drei neue Schwenkzentrifugen aufgebaut und mit der Wärmepumpentechnologie ausgerüstet. Das bedeutet zum einen, dass jeweils ein spezieller Umluftventilator an jedes Zentrifugengehäuse angeschlossen wurde. Diese Ventilatoren sind für eine optimale Luftumwälzung im Zentrifugenkörper zuständig. Es handelt sich um EC-Ventilatoren, die stufenlos regelbar sind. Zum anderen wurden die Schwenkzentrifugen über Lufteitungen dann mit einem Wärmepumpenmodul verbunden. Das Wärmepumpenmodul bereitet die erforderliche Prozessluft auf und ist ebenso für den Kondensationsprozess verantwortlich. Bei Stüken versorgt ein Modul alle drei Schwenkzentrifugen. Die Trocknungsanlage wurde gemäß den Leistungsvorgaben von Stüken realisiert. Sie ist so ausgelegt, dass sie die Ware energiesparend und schonend für zwei Galvaniklinien trocknen kann. Jede der drei eingesetzten Schwenkzentrifugen kann an das große Teilespektrum von Stüken angepasst werden. Dabei werden Drehzahl, Neigungswinkel und Anzahl der Umwälzzyklen entsprechend den Parametern und Prozesszyklen auf die Geometrie der Ware abgestimmt. Durch diese Kombination aus Schwenkzentrifuge und Harter Wärmepumpentechnologie werden die Vorteile beider Verfahren genutzt: Prozesszyklen, Abschleudern und Umwälzen sowie energetische Kondensationstrocknung im Niedertemperaturbereich.

In der Praxis bedeutet das eine Trocknungszeit von insgesamt 5 bis 16 Minuten, abhängig vom zu trocknenden Artikel. Diese Zeit setzt sich aus einer Taktzeit von drei bis 14 Minuten und abzüglich je zwei Minuten Überhebezeiten zusammen. Jede Zentrifugenstation ist mit einem automatischen Deckel ausgestattet, der sich lediglich zum Ein- und Ausfahren der Zentrifugen öffnet. So bleibt die wertvolle Wärme im System. Bei 50 °C werden die Bauteile schonend und homogen getrocknet. Dabei drehen sich die Zentrifugen in spezifischen Intervallen. Diese sind per SPS-Steuerung auf die Bauteile abgestimmt. Die Zentrifugenstationen sind zusätzlich mit einer elektrischen Heizung ausgestattet. Sie kommt nur bei Bauteilen zum Einsatz, die eine höhere Trocknungstemperatur benötigen. Nach heutigen Schätzungen wird dies bei ungefähr 25 % ­des gesamten Teileportfolios der Fall sein. Das energiesparende Trocknungssystem hat eine Nennleistung im Produktionsbetrieb von circa 12,5 kW.

Luft entfeuchten und führen

Harter-Systeme arbeiten mit extrem trockener Prozessluft. Ist Luft sehr trocken, ist sie ungesättigt und nimmt, physikalisch bedingt, Feuchte sehr schnell auf. Diese Gegebenheit macht sich der Trocknungsanlagenbauer seit über 30 Jahren zunutze. „Wir führen die trockene Luft über oder durch die Produkte und können sie somit extrem schnell entfeuchten“, so Specht. Jedoch muss die Luft zielgenau geführt werden, da sie sonst den Weg des geringsten Widerstands geht. Nur in dieser Kombination erzielt Harter seine Erfolge. „In der richtigen Luftführung steckt viel Erfahrung und Know-how“, ergänzt Specht. 2017 wurde die Harter-Trocknungstechnologie von staatlicher Seite als Zukunftstechnologie und damit als förderfähig eingestuft. Seitdem können Betreiber Fördergelder für diese Wärmepumpentrocknung beantragen.

Fertigungslinie bei Stüken mit WMV-Anlagentechnik

Alle drei Parteien sind mit der Zusammenarbeit und dem hochwertigen Ergebnis der Trocknung heute sehr zufrieden. „So darf es in Zukunft gerne weitergehen“, sagt Meuser schmunzelnd. „Auch wir als Anlagenhersteller sind sehr zufrieden, wenn wir unseren Kunden wieder ein Plus an hochwertiger Technologie anbieten können.“

www.wmv.com
www.stueken.com

Fotos: Harter