Druckluftmotor Pneumatische Antriebskraft für die Lebensmittelindustrie

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DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO.

BEN Buchele Elektromotorenwerke GmbH

FAULHABER Antriebssysteme

In der Lebensmittelindustrie kommt es auf effiziente Prozesse an, bei denen hohe Hygieneanforderungen gelten. Um Knet-, Förder- und Mischmaschinen anzutreiben, werden u. a. Druckluftmotoren eingesetzt, die hierbei ihre Vorteile ausspielen – vorausgesetzt, sie sind richtig ausgeführt.

In der Lebensmittelindustrie wird Teig geknetet, Wurstbrät vermengt, Fruchtsaft gerührt – egal welche Nahrungsmittel gerade verarbeitet werden: Die Hygieneanforderungen sind hoch. Schließlich wollen wir Verbraucher nicht in ein verunreinigtes Brötchen beißen oder Schmiermittel im Smoothie finden.

Sämtliche Komponenten, die in Maschinen in der Lebensmittelindustrie im Einsatz sind, müssen üblichen Reinigungsmitteln standhalten, sich leicht säubern lassen und nassen Umgebungen trotzen – bei vielen Rühranwendungen gehört sogar das arbeiten „unter Wasser“ dazu. Gleichzeitig müssen lebensmittelkonforme Fette zur Schmierung verwendet werden und damit diese erst gar nicht austreten können, spielen auch passende Dichtungen eine wichtige Rolle.

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Einsatz von Druckluftmotoren erfordert konstruktive Maßnahmen

Sind Druckluftmotoren im Einsatz, gibt es weitere Merkmale zu beachten. So kann sich in vielen Anwendungen z. B. Kondenswasser in den Zuluftleitungen bilden. Der Motor sollte daher nicht die tiefste Stelle im System bilden. Weitere Vorkehrungsmaßnahmen können Wasserabscheider oder Trockner vor dem Antrieb sein. „Ist dies alles nicht möglich, dann empfehlen wir eine Sonderbeschichtung für alle Motorinnenteile, die aus Stahl gefertigt werden. Denn für hochbelastete, hochdrehende Innenteile kann nur bedingt Edelstahl verwendet werden. Diese sogenannte CWL-Beschichtung sorgt für Unempfindlichkeit gegen Korrosion“, erklärt Dagmar Duebbelde, Produktmanagerin bei der Deprag Schulz GmbH und Co.

Bei Deprag kommen die Druckluftlamellenmotoren der Advanced Line zum Einsatz, wenn es um die hohen Hygieneanforderungen in der Lebensmittelindustrie geht. Als konkretes Anwendungsbeispiel nennt Dagmar Duebbelde die Herstellung von Fruchtsaft. Mit einer Leistung von 300 W treibt ein Advanced-Line-Druckluftmotor mit einer Drehzahl von 700 min^–1 einen Propellerrührer eines Magnetrührwerks an. Auch für höhere Drehmomentanforderungen hat Deprag Motoren im Portfolio, weiß die Produktmanagerin: „Unsere Advanced-Line-Hochmomentmotoren entwickeln enorme Power auf kleinstem Raum. Der 900-W-Hochmomentmotor mit einer Nenndrehzahl von 22 min^–1 überwindet ein Startmoment von 585 Nm und hat dabei einen maximalen Durchmesser von 63 mm.“

Druckluftmotoren und Elektromotoren im Vergleich

Vergleicht man Druckluftmotoren mit Elektromotoren, haben erstere laut Dagmar Duebbelde einige Vorteile in der Anwendung: „Einer der Hauptvorteile ist eine große Leistungsdichte. Je nach Ausführung hat ein Druckluftmotor nur ein Fünftel der Masse eines Elektromotors oder ein Drittel seiner Größe.“ Dies sei vor allem bei handgeführten Geräten entscheidend, aber auch in Robotersystemen, bei denen sich der Antrieb mit dem Roboterarm bewegt.

Auch Hitze macht Druckluftmotoren wenig aus. Druckluft ist vor allem in kritischen Umgebungen ein guter Energieträger – Gefahren durch Elektrizität entstehen dabei keine. „Die abgegebene Leistung ist beim Druckluftmotor über weite Drehzahlbereiche nahezu konstant. Druckluftmotoren können deshalb auch in einem breiten Feld wechselnder Lasten optimal betrieben werden“, sagt Dagmar Duebbelde. „Ein Druckluftmotor kann problemlos bis zum Stillstand belastet werden, ohne Schaden zu nehmen. Er ist also abwürgefest. Nach Reduzierung der Last läuft er sofort wieder an und das beliebig oft hintereinander“, zählt die Produktmanagerin weitere Vorteile auf.

Durch eine Drosselung der Luftmenge lässt sich die Drehzahl eines Druckluftmotors stufenlos herabsetzen. Soll auch das Drehmoment reduziert werden, ist eine Zuluftdrosselung sinnvoll, andernfalls eine Abluftdrosselung.

Effizienz eines Antriebes hängt von Einsatzbedingungen ab

Fragt man bei Dagmar Duebbelde nach der Effizienz, die verglichen mit Elektromotoren bei der Druckluftvariante oft nicht sehr gut abschneidet, weiß sie dies gleich mit einem Praxisbeispiel zu widerlegen:

„Die Effizienz eines Antriebes hängt immer von den Einsatzbedingungen ab. Ich will es an einem Motor in einer Verpackungsmaschine erklären, der eine Drehzahl von 450 min^–1 erzielen soll. Zum Verschluss eines Packbandes steht über einen längeren Zeitraum ein Drehmoment von 25 Nm mit reduzierter Drehzahl an. Elektromotoren können, ohne das Risiko einer unzulässigen Überhitzung einzugehen, nicht über einen längeren Zeitraum überlastet werden. Deshalb muss ein Elektromotor für diese Verpackungsmaschine auf das Lastdrehmoment ausgelegt werden und würde eine Leistung von 1.170 W (25 Nm mal 450 min^–1 dividiert durch 9.550) benötigen.“ Bei einem Druckluftmotor verhält sich das Ganze etwas anders, verrät Dagmar Duebbelde: „Durch den günstigen Drehmomentverlauf von Druckluftmotoren reicht ein leistungsschwächerer Antrieb aus. Hier würde man einen Druckluftmotor mit einem Nenndrehmoment von 15 Nm bei einer Nenndrehzahl von 275 min^–1 auswählen. Da das Arbeitsdrehmoment unter dem Nenndrehmoment liegt, dreht der Motor unter geringer Last nahe der Leerlaufdrehzahl mit 450 min^–1. Die benötigte Leistung des Druckluftmotors beträgt damit nur 430 W. Wenn beim Druckluftmotor für diese Verpackungsmaschine nur ein Drittel der Leistung eines Elektromotors installiert werden muss, erscheint die Energiebilanz des Druckluftmotors gleich in einem ganz anderen Licht.“

Deprag bietet Druckluftmotoren von 20 W bis 1,6 kW

Deprag bietet seine Advanced-Line-Motoren in einem Leistungsbereich von 20 W bis 1,6 kW kombiniert mit verschiedenen integrierten Planetengetrieben aus eigener Fertigung mit Drehzahlen von 7 bis 24.000 min^–1 an. Die Motoren gehören zum Katalogprogramm von Deprag. „Aufgrund unserer Entwicklungsexpertise und hohen Fertigungstiefe können wir aber auch ganz flexibel auf Kundenwünsche reagieren, wenn eine bestimmte Ausführung nicht im Katalog zu finden ist. 85 Prozent unserer gefertigten Antriebe sind kundenspezifisch angepasste Lösungen basierend auf Standardkomponenten“, sagt Dagmar Dübbelde

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