gesponsertAntriebstechnik Torquemotoren für Schneckenpressen

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OSWALD Elektromotoren GmbH

An den Schneckenpressen in der Ölsaatenverarbeitung ersetzt Oswald klassische Riemenantriebe durch eine kombinierte  Torquemotor-Getriebe-Lösung. Das Ergebnis: gesteigertes Drehmoment, siebeneinhalb Prozent Energieeinsparung sowie die  Reduzierung von Lärm und Wartung.

Die mechanische Verarbeitung von Ölsaaten wie Raps, Sonnenblumen, Soja oder Leinsamen erfolgt häufig mittels Schneckenpressen. Diese dienen der kontinuierlichen mechanischen Extraktion von Öl aus dem Saatgut. Dabei transportiert, verdichtet und presst die Schnecke das Material gegen einen zunehmend steigenden Gegendruck. Aufgrund der hohen mechanischen Belastungen erfordern diese Maschinen eine präzise Regelung von Drehmoment und Drehzahl.

Durch den Einsatz von Torquemotoren lassen sich Riemen ersetzen und Getriebe signifikant vereinfachen und so die Vorteile beider Technologien wirkungsvoll miteinander kombinieren.

Daraus ergeben sich für den Antrieb konkrete, wesentliche Anforderungen: Der Antrieb muss ein sehr hohes Anfahr- und Dauerdrehmoment bereitstellen, um den Pressprozess zuverlässig zu starten und kontinuierlich aufrechtzuerhalten. Gleichzeitig ist eine stabile Drehzahl auch bei stark schwankenden Lastverhältnissen sicherzustellen. Der Betrieb erfolgt zudem bei niedrigen Drehzahlen, was besondere Anforderungen an die Drehmomentbereitstellung stellt. Hohe Verfügbarkeit und Robustheit sind erforderlich, um den dauerhaften Einsatz unter hohen mechanischen Belastungen zu gewährleisten. Zusätzlich muss der Antrieb über eine ausreichende Überlastfähigkeit verfügen, um Blockaden oder das Auftreten von Fremdkörpern ohne Schaden überstehen zu können.

Direktantrieb als effiziente Alternative

Traditionell werden diese Anforderungen durch Asynchronmotoren in Kombination mit Riementrieben und mehrstufigen Untersetzungsgetrieben erfüllt. Eine mögliche Alternative stellen Direktantriebe in Form von Torquemotoren dar. Dabei handelt es sich um hochpolige Synchronmaschinen, die speziell für niedrige Drehzahlen und hohe Drehmomente ausgelegt sind. Der Betrieb erfolgt in der Regel über einen Frequenzumrichter, der eine exakte Einstellung und Regelung von Drehmoment und Drehzahl ermöglicht. Direktantriebe zeichnen sich aufgrund ihrer hohen Drehmomentdichte durch eine kompakte Bauweise aus und sind besonders für Anwendungen mit geringen Drehzahlen geeignet. Zudem weisen sie einen sehr hohen Wirkungsgrad auf, der insbesondere im Teillastbereich gegenüber konventionellen Antriebslösungen deutliche Vorteile bietet.

Durch den Einsatz von Torquemotoren lassen sich Getriebe signifikant vereinfachen, wodurch die Vorteile beider Technologien wirkungsvoll miteinander kombiniert werden. Die Reduktion der Getriebestufen verringert die Anzahl verschleißanfälliger Komponenten und steigert durch geringere Reibung sowie reduzierte Verluste den Gesamtwirkungsgrad. In Kombination mit einem Direktantrieb ergibt sich durch ein kompakt ausgelegtes Getriebe ein platzsparendes und leistungsdichtes Gesamtantriebssystem.

Torquemotoren und ihre Vorteile

Der Einsatz von Torquemotoren bietet gegenüber konventionellen Antriebskonzepten zahlreiche Vorteile, darunter eine höhere Energieeffizienz, reduzierte Wartungs- und Verschleißanforderungen sowie allgemeine betriebliche und prozesstechnische Verbesserungen. Gleichzeitig sind technische Herausforderungen – insbesondere hinsichtlich der thermischen Auslegung – sowie erhöhte Investitionskosten zu berücksichtigen.

Der Pressenhersteller, Harburg-Freudenberger Maschinenbau GmbH, in Form der HF Press+Lipid Tech hat in Zusammenarbeit mit Nidec Desch Antriebstechnik GmbH & Co. KG als Getriebelieferant und der Oswald Elektromotoren GmbH als Antriebsausrüster einen innovativen Synchronantrieb für Schneckenpressen entwickelt, den sogenannten HF Nexus Drive. Dieser besteht aus einem Torquemotor, der in Kombination mit einem einstufigen Getriebe direkt an der Schneckenpresse angebaut wird. Das Konzept bietet im Vergleich zum Standard-Riemenantrieb eine leistungsstarke Alternative und setzt neue Maßstäbe im Bereich der Schneckenpressentechnologie.

Messbare Erfolge: Mehr Leistung, weniger Lärm

In einem intensiven Prüflauf, bei dem das klassische Asynchron‑Riemen‑Antriebskonzept dem neu entwickelten Synchronantrieb gegenübergestellt wurde, konnten die folgenden Highlights der neuen Antriebseinheit identifiziert werden:

• Wirkungsgrad: Mit einem Wirkungsgrad von über 96 % arbeitet der HF NexusDrive effizient und verlustoptimiert. Die Regelung über einen Frequenzumrichter eröffnet einen flexiblen und variablen Betriebsbereich, sodass der Antrieb jederzeit optimal an die jeweilige Ölsaat angepasst und präzise auf den gewünschten Restölgehalt im Presskuchen eingestellt werden kann und mehr Ertrag bietet.
• Energieeinsparung: Die Synchroneinheit erzielt gegenüber der Asynchron‑Riemen‑Einheit eine Energieeinsparung von rund 7,5 %. Im vollkontinuierlichen Schichtbetrieb führt dies über die Betriebsdauer zu einem messbaren Kostenvorteil.
• Drehmomentabgabe: Parallel zur Energieeinsparung liefert die Synchroneinheit ein hohes Drehmoment von rund 80.000 Nm. Sie stellt damit eine leistungsstarke Alternative zum asynchronen Riemenantrieb dar.
• Geräuschpegel: Durch den Wegfall des Riemens sinkt der Geräuschpegel des neuen Antriebskonzepts von 83 dB(A) auf 71 dB(A). Dies entspricht einer mehr als halbierten Geräuschkulisse.

Zuverlässig, wartungsarm und platzsparend

Aus den Highlights der neuen Antriebseinheit ergeben sich für die Anwendung in der Ölsaatenverarbeitung folgende grundlegende Vorteile:

• Zuverlässigkeit und Performance: Ohne den Riemen erfährt die Presse einen Zugewinn an Zuverlässigkeit bei gleichzeitig konstanter Performance, da keine Komponenten mehr enthalten sind, deren Eigenschaften sich während dem Betrieb verändern.
• Leistungsreserve: Durch die Überlastfähigkeit des Synchronmotors hält das System eine flexible Leistungsreserve bereit, wodurch beispielsweise das Anfahren aus dem Stillstand unter voller Produktionslast möglich ist.
• Wartungsaufwand: Ohne die Riemeneinheit reduziert sich der Verschleiß und somit der Kontroll- und Wartungsaufwand der Antriebseinheit erheblich.
• Bauraum: Durch den direkten Anbau der Torquemotor-Getriebe-Einheit auf der Achse der Schneckenwelle entfallen aufwändige Anbauten und Einhausungen neben der Anlage.