Der Konstrukteur 01-02/2024

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
ZUVERLÄSSIG POSITIONEN
ERFASSEN
Um Kunststoffabfälle zu recyceln, müssen Verschmutzungen
aus Kunststoffschmelzen effizient entfernt werden. Bei den
dafür eingesetzten Bandschmelzefiltern werden berührungslose
Linearwegaufnehmer zur Echtzeit-Positionserfassung
der Hydraulikkolben verwendet.
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
In Deutschland fielen 2019 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. „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 die automatischen Bandschmelzefilter
der Baureihe ABMF.
WIE FUNKTIONIERT KUNSTSTOFFRECYCLING?
Die Bandschmelzefilter klären effektiv und effizient hochverschmutzte
Abfälle aus dem Post Consumer Bereich und zeichnen
sich durch einen besonders niedrigen Schmelzeverlust sowie
eine sehr feine Filtration aus. Dazu werden die geshredderten
und gewaschenen Kunststoffabfälle in einem Extruder bei Temperaturen
zwischen 200 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
Kai Weigand, Produktmanager Sensoren,
GEFRAN Deutschland GmbH, Seligenstadt
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. 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 Sekunden. „Präzision ist bei diesem Ablauf nicht
so entscheidend. Uns ist wichtig, dass die Kolben zuverlässig bis
an ihre Endpunkte fahren“, erläutert Henss.
POSITIONSERFASSUNG MIT MAGNETO­
STRIKTIVEN LINEARWEGAUFNEHMERN
Um dies sicherzustellen, setzt Britas seit 2019 in den Kolben seiner
Bandschmelzefilter berührungslose magnetostriktive Linearwegaufnehmer
der Hyperwave-Baureihe von Gefran in Stabbauform
mit einem Messbereich von 100 mm ein. Die stabförmigen
Sensoren aus Edelstahl eignen sich aufgrund ihrer Bauform ideal
für den Einbau in Hydraulikzylinder. 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 deutlich und sorgt
für eine fast unbegrenzte Lebensdauer.
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 von Gefran
waren mit diesen Produkten kompatibel. Diese Austauschbarkeit
war eine wichtige Voraussetzung für den Wechsel des
24 DER KONSTRUKTEUR 2024/01-02 www.derkonstrukteur.de