Danfoss: Ersatzteilhaltung verringert, Energieeffizienz verbessert

Valser Mineralquellen in Vals (Kanton Graubünden / Schweiz) betreibt in seiner Abfüllanlage für Mineralwasser die Transportbänder mit Danfoss VLT® OneGearDrives: Die kompakten, energieeffizienten Getriebemotoren bieten den Vorteil, dass mit nur einer Motorgröße und drei Getriebeübersetzungen die komplette Bandbreite an Förderanwendungen abgedeckt wird. Diese Antriebe ersetzen bei Valser bis zu vierzig unterschiedliche alte Motoren und Getriebekombinationen, verringern dadurch die Ersatzteilhaltung und erhöhen zugleich den Output der Anlage.

Antriebe in jeder Lage

Energieeinsparung, TCO, ROI, Reduzierung von Komplexität und hohe Verfügbarkeit sind ständige Themen für die Industrie. Gerade in der Getränke- und Lebensmittelindustrie steigen die Anforderungen an Energieeffizienz und Flexibilität bei steigendem Kostendruck. Die unterschiedlichen Bereiche wie Produktion, Abfüllung und Verpackung, Kommissionierung und Lagerung erforderten in der Vergangenheit auch unterschiedliche Antriebskonzepte.

Der Danfoss VLT OneGearDrive ist in Kombination mit den VLT Frequenzumrichtern eine sehr effiziente Lösung mit einem Wirkungsgrad von bis zu 90 %. Der OGD wird in einer Baugröße mit drei Standardübersetzungen hergestellt, die praktisch alle Anwendungsfälle abdeckt. | Foto: Danfoss

Der Danfoss VLT OneGearDrive ist in Kombination mit den VLT Frequenzumrichtern eine sehr effiziente Lösung mit einem Wirkungsgrad von bis zu 90 %. Der OGD wird in einer Baugröße mit drei Standardübersetzungen hergestellt, die praktisch alle Anwendungsfälle abdeckt. | Foto: Danfoss

Bisher wurden mehrere Hundert Antriebe in den verschiedensten Bauformen und Leistungsgrößen benötigt, um allein die Vielzahl der Transporteure anzutreiben, welche die einzelnen Produktionsmaschinen miteinander verbinden. Die Folge sind hohe Lagerbestände an Ersatzantrieben, entsprechender Wartungsaufwand und hohe Energiekosten wegen der bisher eingesetzten Asynchron-Standardmotoren. Durch viele unterschiedliche Getriebe- und Motortypen sowie Steuerungskonzepte kann der Instandhaltungsaufwand sehr hoch sein. Der Danfoss VLT OneGearDrive (OGD) ist ein entscheidender Beitrag zur Lösung dieser Aufgaben: Der Antrieb ermöglicht es, mit nur einer Baugröße praktisch alle Anforderungen innerhalb der Transporteuranlagen beispielweise in einer Getränkeabfüllanlage abzudecken.

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Universell einsetzbar

Alle diese bisherigen Probleme vermeidet der OGD, weil er in den mechanischen Abmessungen stets identisch ist. Seine drei Getriebeübersetzungen erlauben den universellen Einsatz in den Förderanlagen, sinnvollerweise in Verbindung mit einem VLT Frequenzumrichter zur Steuerung der Drehzahl. Er ist Teil des VLT FlexConcepts, mit dem Danfoss ein extrem flexibles und effizientes Antriebssystem entwickelt hat, das die Variantenzahl an Antrieben in einer typischen Anlage der Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie des Materialtransports erheblich verringert. Dies führt zu deutlichen Einsparungen bei den Planungs-, Inbetriebnahme-, Wartungs- und Lagerhaltungskosten. Die extrem hohe Effizienz des Antriebssystems von mehr als 90 % reduziert zudem den Energieverbrauch der Anlagen.

Der VLT OneGearDrive ist in zwei Ausführungen erhältlich: VLT OneGearDrive StandardTM für den Einsatz in trockenen und nassen Anlagenbereichen und VLT OneGearDrive HygienicTM für den Einsatz in hygienekritischen Bereichen und Bereichen, in denen gründliche Reinigung erforderlich ist, sowie in sterilen Umgebungen und Reinräumen.

Komplexität reduzieren und Energie sparen

VLT Automation Drives als abgesetzte Drehzahlregelung im Schaltschrank erhöht die Effizienz des gesamten Antriebssystems erheblich: Valser Mineralquellen spart durch die neue Antriebslösung bei höherer Anlagenperformance rund 10 % Energie ein. | Foto: Danfoss

VLT Automation Drives als abgesetzte Drehzahlregelung im Schaltschrank erhöht die Effizienz des gesamten Antriebssystems erheblich: Valser Mineralquellen spart durch die neue Antriebslösung bei höherer Anlagenperformance rund 10 % Energie ein. | Foto: Danfoss

Diese Punkte hatte auch die Valser Mineralquellen, Teil der Coca-Cola HBC Gruppe, bei sich erkannt: Nicht ohne Grund ist in der Abfüllanlage in Vals die Mechanikwerkstatt nahe an der Anlage. Waren vor der Modernisierung mit Danfoss VLT OneGearDrives bis zu 40 verschiedene Motor-/Getriebevarianten mit und ohne Bremsen im Einsatz, ist es nunmehr im modernisierten Anlagenteil nur noch ein einziger Motortyp.

Das spart neben den Kosten der Lagerhaltung der ganzen Ersatzteiltypen viel an Aufwand: Nur zu oft mussten die Wartungstechniker im Servicefall als Ersatz einen lagernden Motor mit dem passenden Getriebe erst einmal zur richtigen Kombination umbauen. Dieser mechanische und zeitliche Aufwand entfällt durch den Einsatz der OGD komplett – es liegen nur noch drei Motoren und ein FU ständig auf Lager. „Das vereinfacht für uns den Betrieb ungemein, zumal die OGD sehr energieeffizient arbeiten: unser direkter Stromverbrauch hat sich um 10% verringert“, so Roman Schmid, Maintenance Planner bei Valser Mineralquellen.

„Weiter haben sich die Nullleiterströme um bis zu 50% reduziert, es gibt weniger Oberwellen, die Phasenbelastung ist gleichmäßiger und es gibt weniger Spannungs- bzw. Frequenzabweichungen. Zusammen mit der verringerten Ersatzteilhaltung und der einfachen Installation ist der OGD eine deutliche Verbesserung für unsere Abfüllanlage. Wir haben im Zug der Erneuerung auch den Lauf unserer Förderanlage verbessert, die Anlage läuft viel ruhiger und die Bänder haben bei langsamen Leistungen kein Rucken mehr,“ so Schmid weiter.

Hoher Systemwirkungsgrad

Der VLT OneGearDrive verfügt über ein optimiertes Kegelradgetriebe, das effizienter ist, als die üblicherweise verwendeten Schneckengetriebe. Als System, bestehend aus Permanentmagnetmotor, Getriebeeinheit und Frequenzumrichter, erreicht er einen Gesamtwirkungsgrad von bis zu 90 %, wodurch der Anwender im Vergleich zu traditionellen Antriebslösungen bis zu 25 % an Energie spart.

Für den VLT OneGearDrive Standard (IP65 und IP67) steht optional ein integrierter Resolver bereit. So lassen sich neben dem normalen Betrieb ohne Geber („open Loop“) an Transportbändern auch Synchronisierungs- und Positionierungs-Applikationen realisieren.

Hygienic-Ausführung auch für aspetische Bereiche

Hauptunterscheidungsmerkmale des OneGearDrive Hygienic zum VLT OneGearDrive Standard ist die generelle Ausführung der Hohlwellen in Edelstahl (AISI 316 Ti), sowie das Motoranschlusskonzept mittels Edelstahl-Rundstecker vom Typ CleanConnect Er erfüllt als Hygienic-Variante die Voraussetzungen für IP67 sowie IP69k. Zudem besitzt er standardmäßig die Aseptic-Lackierung, die im Bereich der pH-Werte 2 bis 12 beständig ist gegen alle branchenüblichen Reinigungs- und Desinfektionsmittel. Der verpolsicher kodierte CleanConnect ermöglicht den sicheren Anschluss in feuchten Bereichen, einen schnellen Austausch und einfache Reinigung sowie Wartung. Mit ihm kann der Austausch allein durch Mechaniker durchgeführt werden.
Der VLT OneGearDrive Hygienic ist in dieser Ausführung von der EHEDG (European Hygienic Engineering & Design Group) und dem Fraunhofer Institut IPA zertifiziert. Er erfüllt alle gültigen Anforderungen und Regularien für die Verwendung und den Einsatz im Aseptic-, Reinraum- und Pharmabereich.

Fazit

Dem VLT OneGearDrive liegt prinzipiell immer nur eine Getriebegröße zu Grunde. Danfoss hat diese eine Baugröße und die definierten drei Standardübersetzungen so gewählt, dass eine möglichst hohe Anzahl der unterschiedlichsten Drehmoment-/ Drehzahl-Anforderungen mit diesen wenigen Varianten realisierbar ist. In Verbindung mit der gewählten Leistungsgröße des PM-Motors von 3 kW erfolgt so eine optimale Standardisierung für alle notwendigen Applikationen. Ein weiterer Systemvorteil ist der geringe Platzbedarf. Durch die Verwendung eines Kegelradgetriebes werden Durchgänge zwischen den Transporteuren nicht behindert. Der Radius von Mitte Hohlwelle bis Getriebegehäuse von nur 74 mm ist kleiner als der Radius des Antriebsritzels einer Scharnierbandkette mit 82,5 mm Breite. Hierdurch lassen sich sehr kleine Bandübergänge realisieren.

Ein Ölwechsel ist im Teillastbetrieb beim VLT OneGearDrive erst nach 35.000 Stunden erforderlich bei Verwendung von H1-Lebensmittel-Öl: dies resultiert in sehr langen Wartungsintervallen, geringem Aufwand und somit wiederum niedrigeren Betriebskosten.