Druckluft als bedeutender Kostenfaktor

Redakteur: Hermann Jörg

>> Jedes Jahr spart die Kronospan Schweiz AG nach der Optimierung pneumatischer Anwendungen durch die SMC Pneumatik AG jetzt 11,7 Millionen Kubikmeter Druckluft. Die Einsparungen verdankt das Unternehmen speziellen Hochleistungsdüsen und der innovativen Ansteuerung von Druckluftzylindern. Die Kubikmeterzahl sagt vorerst nicht viel aus. Rechnet man jedoch mit einem Preis von 3 Rappen pro Kubikmeter Druckluft, ergibt sich eine beachtliche Kosteneinsparung von jährlich rund 350 000 Franken.

Firmen zum Thema

Mit den energiesparenden KNH-Hochleistungsdüsen verbrauchen die Blasbalken viel weniger Druckluft und erzielen eine wesentlich bessere Wirkung. (Bild: SMC)
Mit den energiesparenden KNH-Hochleistungsdüsen verbrauchen die Blasbalken viel weniger Druckluft und erzielen eine wesentlich bessere Wirkung. (Bild: SMC)

Die 1966 gegründete AG für Holzindustrie, heute Kronospan Schweiz AG, ist der einzige Hersteller von dekorativen Holzwerkstoffen in der Schweiz. Rund 450 Mitarbeitende produzieren pro Jahr 450 000 m3 Spanplatten und 250 000 m3 MDF/HDF-Platten. Die Produkte tragen den Markennamen Kronoswiss. Insgesamt 75 % werden weltweit exportiert, vorwiegend als Möbelplatten und Laminat-Fussböden. Das als eigenständiges Profitcenter geführte Unternehmen gehört zur Swiss Krono Group. Die als Kronoholding organisierte Gruppe ist in Familienbesitz und einer der bedeutendsten Marktplayer im Bereich Herstellung und Veredelung von Holzwerkstoffen.

Jeden Tag werden im Durchschnitt 2200 Festmeter beziehungsweise 1200 Tonnen Holz atro (absolut trocken) verarbeitet (2010). Das entspricht etwa der Ladung von 50 Eisenbahnwaggons. Mit Zugabe von Harzen entstehen aus dem zu Spänen zerkleinerten Holz in einer Endlosanlage Rohplatten, die von einer Diagonalsäge während des Durchlaufs durch quer geführte Schnitte in Platten aufgeteilt werden. MDF-Platten werden erst nach einigen Tagen Stabilisierung im Reifelager geschliffen, beschichtet und zugeschnitten. Spanplatten hingegen gelangen nach einer kurzen Abkühlung in eine Schleifstrasse, wo sie kalibriert, feingeschliffen und kontrolliert werden. Danach werden sie in sechs beheizten Kurztakt- und einer Endlospresse oben und unten mit beharztem Dekorpapier beschichtet.

Bildergalerie

Drucklufteinsparungsventile zur Ansteuerung der Zylinder

In der Schleifstrasse sind 36 Pneumatikzylinder von SMC Pneumatik mit Durchmessern zwischen 80 und 125 mm und Hüben zwischen 160 und 250 mm im Einsatz. Diese Zylinder haben unterschiedliche Aufgaben, zum Beispiel die durchlaufenden Platten während der Zuschnittprozesse durch die Einstellung von Anschlägen hochpräzise längs und quer positionieren. Andere bedienen Anpressbalken, mit denen die Platten während der Schneidvorgänge fixiert werden. Wiederum andere betätigen Druckrollen.

Die Zylinder verrichten im Rückhub keine Arbeit. Während sie vorher jeweils mit vollem Druck zurück fuhren, geschieht der Rückhub nach den Optimierungen durch SMC mit reduziertem Druck. Dabei kann über ein Druckregelventil des Typs ASR die Geschwindigkeit mit der integrierten Abluftdrossel eingestellt werden. Mit dieser kleinen aber effizienten Änderung wird bei jedem Rückhub Druckluft und somit Energie gespart.

Auf der Arbeitshubseite wird der Zylinder nun durch ein Durchflussregelventil des Typs ASQ mit variablem Einstelldruck angesteuert. Es ist zugleich Schnellversorgungs- und -entlüftungsventil und steuert mit einer Zuluft- und Abluftdrossel die Kolbengeschwindigkeit. Beim Arbeitshub stellt das Durchflussregelventil den Kolben mit einem auf 0,1 bis 0,3 MPa reduzierten Druck bis zu dem Punkt zu, an dem der eigentliche Krafteinsatz beginnt. Erst an diesem Punkt schaltet es auf den vollen Systemdruck von 0,7 MPa um.

Hochleistungsdüsen – sparsam und wirkungsvoll

Den Grossteil der Energieeinsparung erzielt Kronospan durch den Einsatz von über 1000 Hochleistungsdüsen des Typs KNH von SMC, die für drei Funktionen eingesetzt werden. Die wichtigste davon ist jene an 16 Blasbalken in mehreren Anlagenbereichen des Werkes. Sie sorgen zum Beispiel nach dem Schleifen, vor dem Lackieren und nach dem Zuschneiden für die zuverlässige Reinigung der Plattenoberflächen. Die Hochleistungsdüsen am Blasbalken blasen Späne und Staub von der Oberfläche der Platten, die Bürsten fangen die Späne ab und sorgen dafür, dass sie in den Lücken zwischen den Platten nach unten fallen. Es wird eine hundertprozentig zuverlässige Reinigung der Plattenoberflächen gefordert, denn schon einzelne Spanpartikel in der lackierten Oberfläche könnten beim Stapeln eingeklemmt werden und die Plattenoberfläche beschädigen. Die Schleifstrasse ist täglich 24 Stunden in Betrieb. Die Anlage läuft voll automatisiert und da keine Möglichkeit besteht einzelne Platten wegen beschädigter Oberflächen auszusondern, wird von den Blasdüsen hundertprozentige Reinigungsleistung gefordert.

Bessere Blaswirkung trotz reduziertem Druck

Früher bestanden die Blasbalken aus einem 2300 mm langen Rohr, in das 230 Löcher mit einem Durchmesser von 2 mm gebohrt waren, aus denen die Luft strömte. Der Wirkungsgrad dieser Blasbalken war ungenügend und sie verbrauchten sehr viel Druckluft. Heute sind an einem Blasbalken 25 energiesparende KNH-Hochleistungsdüsen montiert. Sie verbrauchen viel weniger Druckluft und erzielen eine wesentlich bessere Wirkung. Durch seitliche Bohrungen saugen die Hochleistungsdüsen aufgrund des Venturieffekts zusätzliche Luft an. Bei unverändertem Eingangsdruck erreichen die Düsen einen wesentlich höheren Ausgangsdruck. Im gleichen Sinne ist ein geringerer Eingangsdruck erforderlich, um denselben Ausgangsdruck zu erreichen wie vorher. Die Blasdüsen werden deshalb nicht mehr mit einem Systemdruck von 0,7 MPa betrieben sondern nur noch mit 0,35 MPa. Trotz dieses reduzierten Drucks erreichen sie eine wesentlich bessere Blaswirkung.

In der Dekoranlage haben die Hochleistungsdüsen eine völlig andere Aufgabe zu erfüllen. Hier werden die Platten beidseitig durch Heissklebung unter Druck mit Dekorpapier beschichtet. Dazu wird der durchlaufenden Platte von oben und unten her Dekorpapier zugeführt. Auf der mehrere Meter langen Rollenbahn zwischen der Papierzuführung und der Heisspresse sind die beiden Papiere jedoch noch nicht mit der Platte verbunden. Damit das untere Papier am Rand nicht von der Platte löst, sorgt auf beiden Seiten eine Reihe von Hochleistungsdüsen für Stützluft von unten.

Einsparungen im Reinigungsbereich

Zusätzlich zu den bereits erwähnten Einsatzbereichen sind noch einige Dutzend manuell bediente Blaslanzen in Betrieb, mit denen die Maschinen mehrmals täglich mit Druckluft gereinigt werden. Auch jeder LKW wird vor dem Beladen mit Druckluft gereinigt. Früher wurden für diese Reinigungsarbeiten Druckluftpistolen mit etwa einen Meter langen Rohren eingesetzt, die vorne flachgedrückt waren. Mit den Hochleistungsdüsen erzielen die Blaslanzen mit dem halben Eingangsdruck die gleiche Reinigungswirkung. Die Lanzen mit Hochleistungsdüsen erzielen pro Lanze zusätzliche Einsparungen von 63 000 m3 pro Jahr.

Hohes Sparpotenzial bei Pneumatikanlagen

Mit Energiesparventilen und Hochleistungsdüsen lassen sich also erhebliche Einsparungen erzielen. In einer entsprechend durchdachten Konzeption des gesamten Druckluftversorgungsnetzes liegen jedoch noch weitere Einsparpotenziale. So etwa erzeugen in den meisten Industriebetrieben die Kompressoren jenen Luftdruck, der für die Betätigung von Zylindern erforderlich ist, im gesamten übrigen Netz würde jedoch ein wesentlich geringerer Druck völlig ausreichen. Dabei liegt es auf der Hand, dass zum Erzeugen eines höheren Netzdruckes erheblich mehr Energie und Kosten aufzuwenden sind. Dazu kommt noch, dass bei höherem Druck wesentlich mehr Luft durch eventuelle Leckagen verloren geht. In diesem Sinne verfolgt SMC mit dem Energy Saving Programm ein ganzheitliches Konzept. Das Unternehmen schlägt in diesem Fall den punktuellen Einsatz von Druckverstärkern vor, um nur dort wo es erforderlich ist, den Druck zu erhöhen.

Den meisten Druckluftanwendern ist klar, dass die Bereitstellung von Energie für die Fabrikation viel kostet, trotzdem werden in vielen Betrieben bei weitem nicht alle Energiesparpotenziale ausgenützt. Dabei können diese Energiesparpotenziale die Kostenbilanz eines Betriebes mit erheblichen Beträgen belasten. Gemäss SMC Pneumatik benötigt die Industrie etwa 20 % der eingesetzten Energie für die Erzeugung von Druckluft. 70 % der erzeugten Druckluft werden für Blasanwendungen benötigt und 10% für Antriebsanwendungen. Die restlichen 20 % der erzeugten Druckluft gehen durch Leckagen verloren.

SMC bietet konkrete Lösungsvorschläge

Die bei Kronospan erzielten Einsparungen zeigen als eindrückliches Beispiel, welches Potenzial sich vielerorts durch die Optimierung von bestehenden Anlagen und bei neuen Pneumatikanwendungen durch die zielgerichtete Auslegung ausschöpfen lässt. SMC beziffert die möglichen Einsparungen auf 5 bis 50 %. Im Rahmen des Energy Saving Programms macht das Unternehmen derzeit Pneumatikanwender mit konkreten Lösungsvorschlägen auf Wege aufmerksam, wie sich mit geringen Investitionen erheblich Betriebskosten einsparen lassen. Auf Wunsch führt SMC im Werk des Kunden präzise Messungen durch und ermittelt auf Basis dieser Messungen, wo und wie mit einfachen und kostengünstigen Lösungen grosse Einsparungen erzielt werden können. Die Messungen erhalten besondere Aussagekraft durch einen Vergleich der Situation vor und nach der Installation der Geräte des Energy Saving Programms. <<

Autor: Martin Wohlgenannt, Technischer Fachredakteur BR, A-6850 Dornbirn, martin.wohlgenannt@aon.at, www.wohlgenannt-pr.com

(ID:27809950)