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Maßgeschneidete Dosierlösung für mehr Prozesseffizienz und -sicherheit

Industrieprozesse werden immer stärker automatisiert, um Fehlerquellen auf ein Minimum zu reduzieren.

Häufig wird aufgrund verwendeter Gefahrenstoffe, wie zum Beispiel Verbindungen auf Basis von Lithium oder Barium, ein in sich geschlossener Prozess bevorzugt. Sind die Komponenten der Rezepturen durchgehend die gleichen, gibt es bereits viele gute Prozesslösungen auf dem Markt. Wenn sie sich jedoch ändern, bieten Standardlösungen oft nicht genügend Flexibilität. Dies stellt oftmals eine Herausforderung dar, wenn ein Prozess sowohl effizient als auch sicher sein soll.

Diese Erfahrung machte auch ein Kunde von Coperion K-Tron aus der chemischen Industrie: Die Clean Air Division von Johnson Matthey setzt einen Herstellungsprozess ein, bei dem mehrere Mischer an verschiedenen Stellen der Prozesskette integriert sind. Die meisten Rohstoffe können mit herkömmlichen Transport- und Dosierlösungen den Mischern zugeführt werden. Es werden jedoch auch Inhaltsstoffe eingesetzt, die abhängig von der Rezeptur flexibel in kleinen Mengen den Mischern zugegeben werden müssen.

Alle Mischer-Linien mit einem zusätzlichen Dosierer auszustatten, wäre wirtschaftlich nicht sinnvoll. Daher entschied sich Johnson Matthey für eine maßgeschneiderte Lösung. Hierfür entwickelten wir einen Dosierer, der je nach Rezeptur von Mischer zu Mischer bewegt werden kann. Dabei ergaben sich mehrere Herausforderungen, für die unsere Spezialisten von Coperion K-Tron eine Vielzahl von Lösungen fanden. Das Ergebnis war eine mobile Dosierstation mit diversen einzigartigen Merkmalen.

Mobiler Dosierer von Coperion K-Tron
Mit seiner elektrisch betriebenen, in zwei Achsen verstellbaren Plattform kann der mobile Dosierer präzise über jedem Mischereinlauf positioniert werden.

Flexible Positionierung und staubdichter Anschluss

Da die Einläufe der Mischer nicht alle auf einer Höhe liegen, konzipierte Coperion K-Tron eine mobile Beschickungsstation auf einer in zwei Achsen verstellbaren Plattform. So sind die Einlässe der Mischer möglichst flexibel erreichbar. Verschiedene Sensoren und Steuerungsalgorithmen stellen sicher, dass die Plattform nicht mit anderen Objekten kollidiert und der Auslauf der Dosierstation genau über dem Mischereinlauf angedockt wird.

Die Schüttgüter, die über den Dosierer in die Mischer gespeist werden, sind alle sehr staubig und teilweise staubexplosiv. Da der Dosierer für das Befüllen und Entladen durch das Bedienpersonal ergonomisch nur schwer zugänglich ist, entwickelten wir ein staubdichtes, selbst andockendes Übergangsstück. Diese arbeitet mit einem speziellen Antrieb, der auch die Toleranzen der Positionierung am Mischereinlauf bewältigen kann.

Das Gewicht einer solchen Dosiereinheit übersteigt das Gewicht, welches eine Person allein bewegen sollte. Daher war ein elektrischer Antrieb unumgänglich, um den Dosierer einerseits mobil zu machen und gleichzeitig auf die richtige Höhe zu heben. Die Plattform, auf der der Dosierer montiert ist, kann zudem in der horizontalen Achse deutlich ausgefahren werden.

Hohe Genauigkeit für beste Qualität

Aufgrund der sehr engen Toleranzen der Rezeptur des Endprodukts ist eine hochpräzise Zugabe der Schüttgüter erforderlich. Um dies zu erreichen, wurde die hochauflösende (1:8'000'000 in 20 ms) Smart Force Transducer (SFT) Technologie eingesetzt. Zusammen mit der speziell für die hochgenaue Schüttgutdosierung entwickelten KCM-III-Steuereinheit ist das System in der Lage, Dosiergenauigkeiten von +/- 0.25% (2 Sigma) bei 30 kontinuierlichen Messungen innerhalb von 60 Sekunden zu erreichen.

Automatische Zugabe der Pulver aus Bigbags

Das Schüttgut wird in Bigbags zur Produktionslinie geliefert. Die Bigbags müssen entladen und das Schüttgut zu der Arbeitsebene transportiert werden, auf der sich der mobile Dosierer befindet. Dieser Schritt erfolgt über eine halbautomatische Entleerstation mit Kettenkran sowie über eine staubfreie Sacköffnungsstelle. Von der Entleerstation wird das Schüttgut pneumatisch zum Dosierer gefördert. Mit Hilfe einer Pumpe wird Luft aus dem System gesaugt. Dadurch entsteht ein Unterdruck, der das Schüttgut in den Dosierertrichter zieht.

Geringe Einbauhöhe

Die Höhenbeschränkungen der Arbeitsebene des Dosierers begrenzen die Installationshöhe des Systems. Ein Standard-Vakuumabscheider oder Zyklon mit Filter konnte aufgrund dieser Einschränkungen nicht oberhalb des Dosierers platziert werden. Daher wurde ein Abscheider-Kopf direkt in den Trichter des Dosierers integriert und ein Filterabscheider dem Dosierer nachgestellt. Zur Nachfüllung fährt der Dosierer zurück in die Docking-Station, wo er an die Vakuumleitungen angeschlossen wird. Beim Start der Nachfüllung wird der Luftstrom mit dem Schüttgut direkt in den Dosierertrichter geleitet. Aufgrund der Durchmessererweiterung im Trichter wird die Luftgeschwindigkeit gedrosselt. Das Schüttgut setzt sich ab, während die Luft weiter in den Filterbehälter gesaugt wird, wo verbliebene Feststoffpartikel herausgefiltert werden. Um sicherzustellen, dass kein Schüttgut verloren geht, ist unter dem Filterabscheider eine Zellenradschleuse installiert, die den Reststaub in die Förderleitung zurückführt.

Fazit

Die Entwicklung dieser kreativen, speziell auf die Anwendung zugeschnittenen Lösung ist ein sehr gutes Beispiel dafür, wie man in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden einen Prozess optimieren und die Effizienz und Qualität steigern kann. Coperion K-Tron belieferte Johnson Matthey mit zwei dieser mobilen Chargen-Dosierstationen und konzipierte darüber hinaus weitere maßgeschneiderte mobile Dosierlösungen für andere Prozesse in ihrem Werk. „Coperion K-Tron hat uns nicht nur ein Gerät geliefert“, sagt Ben Miller, Werksleiter bei Johnson Matthey. „Sie haben uns eine Komplettlösung geliefert, welche die Effizienz unseres Prozesses erheblich gesteigert hat.“

Coperion K-Tron Aufbau für einen mobilen Dosierer
Das mobile Dosiergerät kann je nach Bedarf von Mischer zu Mischer und zum Nachfüllen zurück zur Docking-Station bewegt werden.

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