In der Industrie, egal ob Chemie, Food, Pharma oder Kosmetik, ist es zunehmend von Bedeutung Einsparpotenziale bezüglich Energie und Kosten im Produktionsprozess aufzudecken und auszuschöpfen.

Das Rühren ist Kernprozess in vielen Produktions- und Verarbeitungsschritten der Lebensmittel-, Pharma-, Kosmetik- und Chemieindustrie. Das Energieeinsparpotenzial ist, je nach derzeit angewandter Technologie, enorm. Bleibt aber oft unbeachtet. Schade für die Umwelt. Aber vor allem teuer für den Betreiber. Denn mit ineffizienten Systemen werden schnell hunderttausende von Euro vollkommen unnötig in die Luft geblasen. „Energie und Kosten sparen spielt aktuell vor allem bei Anlagenbauern aber auch bei Betreibern von Rührwerken nur eine untergeordnete Rolle. Dabei steckt hier enormes Potenzial. Das Thema „Energie sparen“ ist hochbrisant.“, so PTM Geschäftsführer Carsten Angermeyer. Wie es also anders geht, beweist die tschechische Firma Plakor in Zusammenarbeit mit der PTM mechatronics GmbH.

Lamellenmotoren – die heimlichen Kostenfresser

Die Firma Plakor, mit Sitz in Mähren, Tschechien, zählt zur Weltspitze der Lieferanten für Automobilkunststoffe. Ihre Produktpalette umfasst Stoßstangen, Spoiler, Armaturenbretter und hochwertige Bauteile im In- und Exterieur. Das Rühren von Lacken ist damit einer der Kernprozesse des täglichen Betriebs.

Bei Plakor rühren 120 Rührwerke im Dauerbetrieb Lack in 200 Liter Fässern. Vor dem Wechsel zu PTM mechatronics verwendete Plakor standardmäßige Lamellenmotoren. Lamellenmotoren sind günstig in der Anschaffung. Das macht sie auf den ersten Blick interessant. Die Quittung für ihren Einsatz erhält man im Nachhinein – mit der Stromrechnung. Im Dauerbetrieb verbrauchten Plakor’s Lamellenmotoren extrem viel Energie und kosteten entsprechend viel Geld. So musste bald eine effizientere Alternative her. Gefunden wurde diese in den sparsamen und zugleich leistungsstarken Rührwerksantrieben der PTM mechatronics. Die Firma Plakor ersetzte also die Lamellenmotoren ihres Lackvorbereitungsraumes vollständig durch PTM Rührwerksantriebe.

Energieeffiziente und leistungsstarke PTM Rührwerksantriebe im Lackvorbereitungsraum der Firma Plakor
Effiziente PTM Rührwerksantriebe beim Lackrühren bei Plakor

Mit den PTM Rührwerksantrieben mehr für’s Sparschwein

In Eigeninitiative unterzog Plakor die Investition in den vollständigen Umbau einem 12-monatigen Dauertest mit unterschiedlichen Leistungsszenarien und Verbrauchsmessungen. Das Fazit:

Im Dauerbetrieb sparen die 120 neuen PTM Rührwerksantriebe im Vergleich zu den alten Lamellenmotoren €350.000 an Energiekosten – pro Jahr!

Die vergleichsweise geringen Investitionskosten waren schon im ersten Jahr amortisiert. Dabei rührt Plakor bei relativ geringen Drehzahlen von ca. 100 U/Min. Gerechnet auf die höchste Drehzahl von 300 U/Min. wären das ganze €950.000 pro Jahr.

Warum ist das so?

Im Inneren von Lamellenmotoren befindet sich eine Art Rotor mit schräg angebrachten Lamellen. Die zugeführte Druckluft trifft auf die Lamellen und treibt den Rotor an. Dabei muss extrem viel Druckluft aufgewandt werden, um den Motor auf Leistung zu bringen. Der Lamellenmotor ist also ein Schnelläufer mit hoher Drehzahl und geringem Drehmoment. Diese Konstellation ist für viele Rührsubstanzen auch noch vollkommen ungeeignet, da sie eine schonende Verarbeitung voraussetzen. Somit muss diese Leistung über ein Getriebe wieder heruntergeregelt werden.

Das Radialkolbenprinzip der PTM Rührwerksantriebe hingegen arbeitet mit zylindrischen Kammern, in denen die Kolben durch die Druckluft Richtung Gehäusewand geschoben werden. Diese ist wellenförmig ausgelegt, womit die Drehbewegung erzeugt wird. Es wird also nur immer so viel Druckluft benötigt, wie in die kleinen Kammern der Kolben passt. Der PTM Rührwerksantrieb hat damit eine relativ geringe Drehzahl bei gleichzeitig sehr hohem Drehmoment. Und ist damit der perfekte Rührwerksantrieb für Rührsubstanzen aller Art – ganz ohne Getriebe.

PTM Rührwerke auch im Rührergebnis unschlagbar

Dass Radialkolbenangetriebene Rührwerke wesentlich gleichmäßiger rühren als Lamellenmotoren, stellte Plakor erst im Nachhinein fest.

Lamellenmotoren neigen bei sinkenden Füllständen im Rührbehälter zu steigenden Drehzahlen. Das hat folgenden Grund: Sinkt der Füllstand im Rührbehälter, etwa durch Ablassen über eine Sauglanze oder Verdunstung, sinkt folglich auch der Widerstand der Flüssigkeit auf die Rührflügel des Rührwerks. Der Lamellenmotor reagiert auf den niedrigeren Widerstand mit höheren Drehzahlen, da er nicht gebremst wird und die stetig durchströmende Druckluft ihn ungehindert immer weiter antreibt, auf bis zu 1.500 U/Min. Es bilden sich Lufteinschlüsse und im schlimmsten Fall Schaum an der Oberfläche. Für die Weiterverarbeitung des Lacks, oder jeder anderen Flüssigkeit, sind die entstandenen Lufteinschlüsse ein Weiterverarbeitungshindernis. Sie verlängern die Verarbeitungsdauer, da sie sich nur langsam wieder abbauen.
Bei steigenden Füllständen geschieht genau das Gegenteil: Das Rührwerk mit Lamellenmotor wird aufgrund seines geringen Drehmoments immer langsamer und schafft es nicht mehr, die festen Metallic-, Farb-und Glanzpigmente aufzurühren.
Beim Auftragen auf das zu lackierende Produkt können also, je nach Fall, durch Luftblasen oder abgesetzte, feste Partikel Oberflächenfehler auftreten und die Qualität des Endprodukts negativ beeinflussen. Speziell wasserbasierte Lacke sind anfällig für diese Phänomene, da deren Viskosität stark schwankend ist. Und dessen Verarbeitung stellt die Branche ohnehin schon vor schwere Herausforderungen.

PTM Rührwerksmotoren rühren hingegen auch bei sinkenden Füllständen wesentlich konstanter weiter. Ihre technische Höchstgeschwindigkeit liegt bei 300 U/Min.
Steigt der Füllstand im Behälter, so erhält das sehr hohe Drehmoment des Antriebs die Drehzahl zuverlässig aufrecht.
Plakor stellte also fest, dass der gerührte Lack weder Lufteinschlüsse noch Ablagerungen aufweist und nun endlich die Qualität hat, die für die hohen Ansprüche an Prozesssicherheit und Endprodukt unabdingbar sind.

Und zu guter Letzt ein weiterer beachtenswerter Vorteil: Durch den massiven Rückgang des Druckluftverbrauchs sanken die Betriebsstunden der Kompressoren selbstverständlich ebenfalls. Deren Wartungszyklen verlängerten sich entsprechend, was weiteres Geld sparte.

Diese Erfolgsstory zeigt anschaulich, dass es sich immer lohnt, die Methodik von Rührprozessen hinsichtlich ihrer Effizienz, Eignung und Funktionalität zu prüfen und neue Wege zu gehen.

Beratung und Kontakt

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Wir beraten Sie auch gerne persönlich zu den Energieeinsparpotenzialen Ihrer Rührwerke: +49 8134 25 797 0 oder info@ptm-mechatronics.com.

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