Automatisierung

30 Prozent niedrigere Energiekosten durch High-Torque-Antrieb im Einwellen-Zerkleinerer

Baumüller und nachhaltiges Recycling

20.04.2021 - Die Shredder von Weima Maschinenbau zerkleinern Materialien wie Kunststoff, Holz, Papier, Metall, Biomasse und Abfall. Bei einer für einen Kunden optimierten Zerkleinerungsanlage für Kunststoffabfälle wurde durch den Verzicht auf die Hydraulik beim Antriebsmotor der Wartungsaufwand reduziert und die Energieeffizienz gesteigert.

Die Firma Weima Maschinenbau hat sich auf Anlagen zur Zerkleinerung und Verdichtung von Rohstoffen spezialisiert. Das Unternehmen stellt unter anderem Maschinen zur Zerkleinerung von Kunststoffabfällen her. Diese Anlagen kommen bei großen Abfallrecyclingunternehmen und Kunststoffproduzenten zum Einsatz – so auch bei einem aktuellen Kunden. Nach der Zerkleinerung werden dessen Kunststoffteile, die je nach Sieblochgröße nur noch zwei bis sechs Zentimeter groß sind, sortiert, geschmolzen und zu Kunststoffgranulat geformt. Dieses wird bei der Produktion von hochwertigen Spritzgussteilen beigemischt. Daraus lassen sich neue Produkte, wie Blumenkästen, Kunststofftische und Co. herstellen. 
Die Zerkleinerungsanlage WKS 2200 mit einer Durchsatzleistung von bis zu 4.000 kg pro Stunde wurde speziell auf die Anforderungen des Kunden hin optimiert. So besitzt sie einen hydraulisch nach oben schwenkbaren Siebkorb sowie eine Revisionsklappe auf der gegenüberliegenden Seite. Das vereinfacht die Wartung. Zudem wurde das Farbdesign für den Kunden angepasst. Wichtig ist zudem das exakte Maß sowie für die folgenden Prozessschritte eine homogene Korngröße des zerkleinerten Materials. Diese Anforderung konnte durch eine sehr gute Drehzahlkonstanz des Baumüller-Antriebs erfüllt werden. Auch eine hohe Maschinenverfügbarkeit und ein niedriger Energieverbrauch sind weitere Kriterien, die für die Wahl des Antriebskonzepts entscheidend waren: „Durch den Einsatz von Direktantriebstechnik konnten wir den Energieverbrauch um 30 Prozent reduzieren“, so Konstruktionsleiter Stefan Roth. 
Das Unternehmen Weima setzt bei der WKS 2200 auf ein Direktantriebskonzept von Baumüller. Dieses besteht aus einem DST2-315 High-Torque-Motor mit Vollwelle und einem Servoantrieb vom Typ b maXX 5500. 

Funktionsweise des Einwellen-Zerkleinerers

Die Maschine funktioniert nach folgendem Prinzip: Der Abfall wird von einem hydraulischen Schieber gegen den drehenden Rotor gedrückt. Dieser ist mit speziellen Messern versehen und zerschneidet das Material, sobald es zwischen die Rotorschneidmesser und die fest verbauten Gegenmesser gelangt. Die Korngröße des zerkleinerten Abfalls wird durch ein unterhalb des Rotors angebrachtes Sieb definiert. Je nach Kundenwunsch sind die Löcher größer oder kleiner. „Und je nach Sieblochgröße und weitere Schnittkonfigurationen variiert die Durchsatzleistung der Maschine“, erklärt Projektleiter Stefan Reuß. 

Verzicht auf Hydraulik beim Antriebsmotor

Durch den Verzicht auf die Hydraulik ergeben sich zahlreiche Vorteile: Es gibt eine geringere Anzahl an Verschleißteilen, da die Schläuche und auch das Getriebe entfallen. Zudem lässt sich eine enorme Menge an Energie einsparen und auch der Geräuschpegel verringert sich. „Der größte Vorteil ist die Energieeffizienz des Motors. Er ist auch sehr gut regel- und steuerbar. Und wir haben den Vorteil, dass das Drehmoment steigt bei abnehmender Drehzahl, was sehr gut zum Zerkleinerungsprozess passt und ein enormer Vorteil ist“, so Stefan Reuß weiter. 
Für die Übersetzung des Direktantriebs wurde ein Riemen genutzt, der die Kraft auf den Rotor überträgt und so das Schneidwerkzeug antreibt. Mit dieser Lösung lassen sich Schwingungen kompensieren und auch der Wartungsaufwand wird stark minimiert. Die High-Torque-Motoren DST2-315 sind aufgrund ihrer guten Rundlaufeigenschaften gut für Zerkleinerungsanlagen geeignet. Zudem sind sie robust, platzsparend und energieeffizient. 

Rotor sorgt für homogenes Zerkleinerungsergebnis

Der Rotor mit Schnittspaltjustierung sorgt für eine optimale Schnittgeometrie. Das Resultat: homogenere Zerkleinerungsergebnisse, universelle Einsetzbarkeit, hohe Durchsatzleistungen, geringerer Energieverbrauch, Störstoffunanfälligkeit und niedriger Verschleiß. Sollte das aufgegebene Material Fremdkörper enthalten, ist dies nicht kritisch: Denn die integrierte Sicherheitstechnik der Maschine löst sofort einen Not-Stopp aus. Das heißt der Shredder bleibt stehen, die Revisionsklappe kann geöffnet und der Fremdkörper entfernt werden. Beim Anfahren ist dann ein hohes Drehmoment nötig, das von der Direktantriebstechnik erzeugt wird.

Bei der Entwicklung der neuen Shredderanlage WKS 2200 arbeitete Weima mit Baumüller zusammen. Ausschlaggebend für Baumüller waren neben den platzsparenden, kompakten, wassergekühlten Komponenten, das Applikations-Know-how und die hohen Drehmomente, die mit den Baumüller-Torque-Motoren aus dem Stillstand heraus erzeugt werden können.
Durch das perfekte Zusammenspiel von Regler, Frequenzumrichter und Motor konnte der Energieverbrauch der Anlage um 30 Prozent reduziert werden. Die Baumüller-Servoumrichter b maXX 5500 regeln den High-Torque-Motor DST2-315. Baumüller übernahm zudem die Antriebsdimensionierung und Erstinbetriebnahme des Shredders. Aufgrund der Anbindung der Rotorwelle über den Riemen, muss der Baumüller-Motor Radialkräfte von bis zu 40.000 N aufnehmen können. Durch eine spezielle Lagerung und die entsprechende Validierung anhand von Schwingungsmessungen kann dies problemlos gewährleistet werden. 


Autor
Anja Andraschko, Marketingmanager 

Kontakt

Baumüller Nürnberg GmbH

Ostendstr. 80-90
90482 Nürnberg
Deutschland

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