Kundenspezifische Mischerwellendichtung eliminiert Verschwendung und Gefahren
Wie in PBEI MAI 2013 www.pbeinternational.com erschienen
Im Jahr 2011 erreichte die weltweite Sojabohnenproduktion 251.5 Millionen Tonnen und die Nachfrage nach Sojazutaten bleibt stabil. Um die Nachfrage nach Sojazutaten zu decken, produziert Solae, ein Geschäftsbereich von DuPont Nutrition & Health, 1,000 Lebensmittelzutaten auf Sojabasis, die in Backwaren, Getränken, Fleisch, vegetarischen Gerichten und vielen anderen Produkten verwendet werden. Zur Herstellung seiner Sojazutaten verlässt sich dieser Hersteller stark auf einen 7-Tonnen-Bandmischer. Es traten jedoch Probleme auf, als der Bandmischer nicht mehr dicht abschließen konnte und ein erheblicher Produktverlust im Werk des Herstellers in Ieper, Belgien, zu einem Faktor wurde. Das Dichtungsproblem verursachte nicht nur einen finanziellen Verlust, sondern setzte die Anlage auch einer Gefahr aus, da das feine Sojapulver, das aus den Dichtungen austrat, explosiv war.
Identifiziere das Problem
Der Bandmischer lief 24 Stunden am Tag, 7 Tage die Woche, und die Maschinenbediener stellten fest, dass eine beträchtliche Menge an verlorenem Produkt aus den Dichtungen der Stopfbuchsen austrat. Dies erforderte eine tägliche Entfernung und Reinigung. „Die konventionellen Stopfbuchsendichtungen des Mischers lagerten jeden Tag einen mehr als einen halben Meter tiefen Haufen Abfallprodukte ab“, sagt Steven Vandevyver, Zuverlässigkeitsingenieur des Herstellers. „Eine Ursache für das Leck war ein 6-Millimeter-Exzenterschlag, nachdem die Mixerwelle mehrmals gebrochen und neu geschweißt worden war.“ Ein beständiges Problem mit Bandmixern, sagen einige Experten, ist, dass sie sich fast nie rund drehen. Je hygroskopischer das Produkt ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass sie sich exzentrisch drehen, weil sie eine Schicht aus verdichtetem Material auf dem Boden des Mixbehälters aufbauen und die rotierenden Rührwerke auf diesem Material fahren und es anheben. Eine Herausforderung bei der Behebung des Dichtungsproblems bestand darin, dass die Zugänglichkeit am Antriebsende für die Techniker nicht bequem war. Der Hersteller musste auch eine Lösung für das Leckageproblem finden, die ATEX entspricht – einer Richtlinie, die aus zwei Konformitätscodes besteht, die 1994 eingeführt wurden und die Hersteller in Bezug auf den ordnungsgemäßen Umgang und die Kennzeichnung explosionsfähiger Atmosphären anweisen. Eine weitere Komplikation bei der Suche des Herstellers nach einer Lösung war der untypische 11-Zoll-Mixerschaft des riesigen Bandmischers.
Robbenforschung und frühere Erfahrungen sind der Schlüssel
p>Zum Glück für Solae dauerte die Suche nach einer Lösung für das Versiegelungsproblem nicht lange, da dieser Hersteller bereits sehr zufrieden mit einer kundenspezifischen Versiegelung war, die auf einer der Beutelfüllmaschinen des Werks verwendet wurde. Mit dieser Erfahrung und einigen zusätzlichen Untersuchungen entschied der Zuverlässigkeitsingenieur des Herstellers, dass eine ähnliche Dichtung das Leckageproblem des Bandmischers lösen sollte. Nach Kontaktaufnahme mit dem in den USA ansässigen Dichtungslieferanten, der die erfolgreiche Dichtung für die Beutelfüllmaschine lieferte, wurde der Hersteller mit dem belgischen Vertriebshändler des Lieferanten, Bekaert Seals, verbunden. Der Händler hat die Maschinen des Herstellers vermessen und die Anforderungen an das Konstruktionspersonal des Dichtungslieferanten übermittelt, um die MECO AH-Wellendichtung des Lieferanten kundenspezifisch anzupassen, damit sie die Spezifikationen des Sojaproduktherstellers erfüllt.
Kundenspezifisches Siegel
Nach Erhalt der Spezifikationen entwarf der Lieferant eine Variante seiner Dichtung, die eine exzentrische Drehung der Mixerwelle von bis zu 6 Millimetern ermöglichen würde. Der Lieferant stellte auch sicher, dass die kundenspezifische Dichtung die ATEX-Anforderungen erfüllt und in das Befestigungsschraubenmuster des Herstellers für seine vorhandene Stopfbuchse mit Stopfbuchspackung passt. Das Wellendichtungsdesign des Modells AH ist vollständig geteilt, wodurch es unnötig wird, das Lager oder die Antriebsbaugruppe vor dem Einbau der Dichtung zu entfernen, und die Austauschzeit drastisch reduziert wird. Die Dichtung besteht aus 2-Zoll-Edelstahlplattenstatoren – einem innen und einem außen. Der innere Stator der Dichtung wird an der Maschine befestigt und der äußere Stator wird am inneren Stator befestigt. Zwischen den Statoren befinden sich zwei Rotoren und ein Antriebselastomer, die sich alle mit der Mixerwelle drehen. Der Luftdruck zwischen den beiden Statoren drückt Druckluft zurück in den Bandmischer, sodass alles, was herauskommen möchte, auf eine Druckluftkraft trifft. Dadurch wird die Luft in der Kammer nahezu leckagefrei und mit einem Druckpunkt von 0.25 bar abgeführt, so der Zulieferer. Bei einer maximalen Betriebstemperatur von 260 °C arbeiten die neuen Dichtungen auf einer Ebene senkrecht zur Welle, sodass es keine Relativbewegung zwischen Welle und Dichtung gibt. Diese Ausrichtung mit der Welle eliminiert den Wellenabrieb und die hohen Betriebstemperaturen der früheren mechanischen Stopfbuchspackung. Diese Art von kundenspezifischer Dichtung wird bei der Pulververarbeitung mit geringer bis mittlerer Abrasivität verwendet und ist ideal für Bandmischer. Das Design umfasst sowohl einen grundlegenden Einstellmechanismus als auch Überwachungseinrichtungen, um es dem Bediener zu ermöglichen, vorbeugende Wartungsarbeiten durchzuführen, bevor ein Produktaustritt auftritt. Das neue Dichtungsdesign eignet sich gut für Anwendungen in der Lebensmittelherstellung, bei denen häufige Produktwechsel und Reinigungen erforderlich sind.
Problemlose Abdichtung eliminiert Abfall, Explosionsgefahr
Im Januar 2012 installierte der Hersteller die neue antriebsseitige Dichtung und im Februar die antriebsseitige Dichtung. Die Installation wurde vereinfacht, da die Dichtungen gemäß den Spezifikationen des Bandmischers des Herstellers maßgefertigt wurden. Die neuen Dichtungen sorgten für eine dichtere Abdichtung, verhinderten Produktverluste und beseitigten die Explosionsgefahr. Sobald sich das Opferflächenmaterial der Dichtungen abzunutzen beginnt, können die Dichtungen eingestellt werden, indem eine Dichtung aus einem Stapel von Einstelldichtungen entfernt und die Dichtungen wieder zusammengebaut werden, ein Vorgang, der nur wenige Minuten dauert. Die regelmäßige Einstellung der Dichtungen stellt sicher, dass sie weit über ein Jahr lang funktionieren, bevor eine Überholung erforderlich ist.
Der fehlende Wellenabrieb verringert auch das zum Drehen der Welle erforderliche Drehmoment, da die Bremswirkung der um die Welle gequetschten Packung nicht mehr vorhanden ist. Seit der Installation der neuen Dichtungen berichtet der Hersteller von einer signifikanten Verbesserung und praktischer Beseitigung der Probleme, die er mit den alten Stopfbuchsen hatte. Erst kürzlich hat der Hersteller den ersten Umbausatz verbaut. „Die MECO-Dichtungen laufen jetzt seit etwa dreizehn Monaten störungsfrei“, sagt der Zuverlässigkeitsingenieur des Herstellers. „Wir können den Zustand der Dichtungen leicht überwachen und im Gegensatz zu den Stopfbuchsendichtungen verursachen sie keinen Verschleiß an der Wellenoberfläche. PBEI
Hinweis: Weitere Informationen zu diesem Thema finden Sie in Artikeln, die unter „Mixing and blending“, „Valves“ und „Safety“ im Artikelindex von Powder and Bulk Engineering/International in der Dezemberausgabe 2012 auf der Website von PBE/I aufgeführt sind. www.pbeininternational.com, und in Büchern, die auf der Website des PBE/I-Buchladens erhältlich sind. Sie können dort auch Kopien früherer PBE/I-Artikel erwerben.
Nachdruck mit freundlicher Genehmigung von Powder Bulk Engineering International 5/2013