Wegaufnehmer Schmelzfluss zuverlässig regeln

Redakteur: Dipl. -Ing. Ines Stotz

Bei automatischen Bandschmelzefiltern für das Recycling von Kunststoffmüll sorgen berührungslose Linearwegaufnehmer für eine zuverlässige Schmelze und Filtration.

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Bandschmelzefilter vom Typ ABMF filtern effizient Verschmutzungen aus Kunststoffschmelzen.
Bandschmelzefilter vom Typ ABMF filtern effizient Verschmutzungen aus Kunststoffschmelzen.
(Bild: Britas Recycling)

2019 fielen in Deutschland pro Kopf 76 kg Kunststoffmüll an, die Hälfte davon Plastikverpackungen, die im Gelben Sack gesammelt werden. Ein Teil davon wird dem Rohstoffkreislauf wieder zugeführt. Ein aufwendiger Prozess aus Sortieren, Shreddern, Waschen und Aufschmelzen des sortenreinen Materials. Das geschmolzene Recyclat läuft anschließend durch Bandschmelzefilter, um letzte Verunreinigungen zu entfernen.

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„Nahezu 50 Prozent aller Abfälle aus dem Gelben Sack werden auf Bandschmelzefilter von Britas gefiltert“, erklärt Heiko Henss, Chief Operating Officer der Britas Recycling GmbH. Das Hanauer Unternehmen entwickelt und baut Anlagen zur Filtration von Schmelzen aus Kunststoffabfällen wie beispielsweise die automatischen Bandschmelzefilter der Baureihe ABMF. Diese klären hochverschmutzte Abfälle aus dem Post Consumer Bereich und zeichnen sich durch einen niedrigen Schmelzeverlust sowie eine sehr feine Filtration aus.

Hochverschmutze Abfälle reinigen

So läuft der Prozess ab: Die geshredderten und gewaschenen Kunststoffabfälle werden in einem Extruder bei Temperaturen zwischen 200 °C und 380 °C aufgeschmolzen und von der Extruderschnecke in den Bandschmelzefilter befördert. Sobald der Filter einen vorgegebenen Verschmutzungsgrad erreicht hat, sperrt ein Ventil den Schmelzezufluss auf einen Schlag ab. Ein weiterer, zwischen Extruder und Ventil gelegener Kolben fährt langsam nach unten, gibt so einen Zwischenspeicher für die Schmelze frei und sichert damit den kontinuierlichen Schmelzefluss zwischen Extruder und Filter.

Gleichzeitig bewegen sich am Filter zwei Kolben nach oben, um Klemmkeile, mit denen der Bandfilter an Ort und Stelle gehalten wird zu lösen. Der verschmutzte Filterabschnitt wird weiter transportiert und die Keile klemmen den folgenden, sauberen Filterabschnitt wieder fest. Das Sperrventil öffnet sich und der Speicher entleert sich.

Zuverlässig den Endpunkt anfahren

Abhängig von Kunde, Material und Grad der Verschmutzung wird diese Bewegungsfolge alle zwei bis 45 Minuten ausgelöst. Die Kolben bewegen sich dabei mit einer Geschwindigkeit von 80 mm pro 1,5 s. „Präzision ist bei diesem Ablauf nicht so entscheidend. Uns ist wichtig, dass die Kolben zuverlässig bis an ihre Endpunkte fahren“, erläutert Heiko Henss.

Um dies sicherzustellen, setzt Britas seit 2019 in den Kolben seiner Bandschmelzefilter berührungslose magnetostriktive Linearwegaufnehmer der Hyperwave-Baureihe von Gefran mit einem Messbereich von 100 mm ein. Die stabförmigen Sensoren aus Edelstahl lassen sich wegen ihrer Bauform gut in Hydraulikzylinder einbauen. Sie bewähren sich bei Betriebsdrücken bis 350 bar und erfassen die Position des Kolbens in Echtzeit.

Dies erfolgt durch die Wechselwirkung zweier Magnetfelder: Das erste Magnetfeld wird durch einen Stromimpuls entlang des gesamten Sensors erzeugt und interagiert mit dem zweiten, bestehend aus dem Positionsmagneten, der an der bewegten Achse befestigt ist. Die magnetostriktive Funktionsweise ohne mechanischen Kontakt macht das System nahezu verschleißfrei, reduziert damit die Ausfallzeiten und sorgt für eine fast unbegrenzte Lebensdauer.

Buchtipp

Das Buch Industrieroboter ist ein Handbuch für KMU mit Tipps und Tricks zum Thema Robotereinsatz. Es werden die wichtigsten Grundlagen der Robotertechnik vermittelt und Methoden erläutert, wie bewertet werden kann, ob sich ein Produkt oder Prozess durch Robotereinsatz automatisieren lässt.

Die analoge Schnittstelle der Wegaufnehmer ist mit verschiedenen Spannungs- und Strom-Ausgangssignalen verfügbar und garantiert die einfache Installation und Anpassung an bestehende Systeme. So auch bei Britas. „Wir setzen Sensoren dieser Art schon immer in unseren Anlagen ein, nutzten jedoch bislang Wettbewerbsprodukte. Die Hyperwave-Wegaufnehmer waren mit diesen Produkten kompatibel. Diese Austauschbarkeit war eine wichtige Voraussetzung für den Wechsel des Sensorlieferanten“, berichtet Heiko Henss. Denn doppelte Lagerhaltung sollte auf jeden Fall vermieden werden. Gefran konnte die Sensoren in der passenden Baugröße und mit einem drehbaren Anschluss für den flexiblen und unkomplizierten Einbau liefern.

Für raue Industrieumgebungen geeignet

Die Linearwegaufnehmer haben eine 15-mal höhere Signalverstärkung als herkömmliche Modelle und sind damit besonders EMV-störfest. Sie sind widerstandsfähig gegenüber Vibrationen und mechanischen Stößen und eignen sich dadurch für in raue Industrieumgebungen. Zudem garantieren sie eine hohe Wiederholgenauigkeit und Messstabilität bei geringem Nichtlinearitätsfehler und sind auch unter Extremwerten zuverlässig. In den Bandschmelzefiltern von Britas sind vor allem ihre Temperaturbeständigkeit und das verlässliche Anfahren der Endlage gefragt.

Ergänzendes zum Thema
magnetostriktiven WPL-Sensoren
Hyperwave Sensoren mit IO-Link

In der Profilbauform WPL bietet Gefran seine Hyperwave Sensoren auch mit einer IO-Link-Schnittstelle an. Dadurch sind sie mit den meisten industriellen Feldbussen kompatibel, besitzen eine verbesserte digitale Konnektivität, erfassen eine Vielzahl von Prozessdaten und übertragen diese schnell und sicher im digitalen Modus an die Steuerung. Der Anwender profitiert vor allem bei der vorbeugenden Wartung des Sensors und der Maschine davon. Zugleich garantieren standardisierte IO-Link-Verbindungskabel eine vereinfachte Installation.

Die magnetostriktiven WPL-Sensoren sind, nach Angaben des Herstellers, derzeit die einzigen Wegaufnehmer auf dem Markt, die zyklische Daten über Cursor-Position und Bewegungsgeschwindigkeit liefern können. Sie sind in einer Version mit zwei SSC-Ausgängen (Switching Signal Channel) zum Einstellen von Steuer- oder Alarmgrenzwerten erhältlich. Überdies erfassen die Sensoren auch azyklische Informationen wie beispielsweise gefahrene Kilometer, Bewegungszeit, Höchstgeschwindigkeit und -beschleunigung, mit deren Hilfe der Betriebszustand der Maschine und des Sensors bewertet werden können. Anwendern erleichtert dies die Instandhaltung und die Identifikation von Fehlerursachen im Reparaturfall.

Neben der von Britas verwendeten Stabbauform, bietet Gefran die berührungslos arbeitenden Sensoren auch in einer Profilbauform an, die direkt an der zu messenden Struktur montiert wird. In jeder Bauform – Stab- oder Profilausführung – stehen Messbereiche bis zu 4000 mm zur Verfügung.

Heute verbaut Britas diese Linearwegaufnehmer nicht nur in den Bandschmelzefiltern, sondern ebenfalls in den kontinuierlichen Bolzensiebwechsler CMF, die hauptsächlich zum Reinigen von Schmelzen aus industriellen Kunststoffabfällen eingesetzt werden. Auch in den diskontinuierlichen Bolzensiebwechslern, die als reine Sicherheitsfilter verwendet werden, kommen die Gefran-Sensoren zum Einsatz.

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