Automatisiert abfüllen: Vollautomatischer Hochleistungsfüller für die Chemiebranche

Mit einer Flexibilität bei der Konzeption versucht die SMB International GmbH als Hersteller von Abfülltechnik, die unterschiedlichsten Lösungen zu konstruieren und den vorhandenen Gebäudegegebenheiten anzupassen (Customised). Schwierigkeiten verursacht dabei neben der korrekten Materialauswahl auch das Installieren der neuen Anlage unter Zeitdruck, um den Produktionsausfall so kurz wie möglich zu halten. Ein weiterer Problempunkt ist die Integration der neuen Anlage in die teils vorhandene Fördertechnik und die integration der entsprechenden Schnittstellen zu vorhandenen Datenerfassungssystemen. Abfüllen chemischer Produkte Mit ihrem Geschäftsschwerpunkt in der Planung, Entwicklung, Herstellung und dem Vertrieb von komplexen Abfüll- und Förderanlagen versteht sich SMB als kompletter Systemlöser. Bis dato entwickelten die Ingenieure die Abfüllanlage GFA 6 für ein großes Chemieunternehmen in Deutschland. Hier war eine hohe Ausbringleistung bei den vorhandenen Pumpen – 100 Fässer à 200l in der Stunde – gewünscht. Das Mischen der Produkte soll unter Vermeidung von Crosskontamination erfolgen – kontaminierte Luft darf nicht am Arbeitsplatz austreten. Neben der ausgefeilten Konstruktion, die für das Abfüllen chemischer Produkte notwendig ist und den Kundenanforderungen entspricht, schufen die Entwickler eine Technik, die die Geschwindigkeit der Maschine bei größerer Sicherheit sogar noch erhöht. Vollautomatischer Hochleistungsfüller Das Quickborner Unternehmen realisiert im Bereich Flüssigkeitsabfüllung Koordinatenabfüllsysteme, Fassabfüllsysteme, Kanisterabfüllsysteme und Fassfüllanlagen. Unterschieden werden Standard-, halbautomatische und vollautomatische Füllmaschinen. Der neue vollautomatische Hochleistungsfüller ist in drei Bereiche unterteilt: Fassvorbereitung, Fassfüllung und Fassnachbereitung. Nach dem Einfahren des Fasses oder Gebindes mithilfe eines Kettenförderers schließt die Tür der Anlage – signalisiert durch eine Lichtschranke – automatisch. Das Gebinde fährt in die Maschine hinein, wird dort ausgerichtet. Ein automatischer Schrauber öffnet den Deckel, der auf einem Förderband durch die Maschine transportiert wird, um am anderen Ende wieder auf den jeweiligen Behälter geschraubt zu werden. Der eigentliche Füllprozess wird in zwei Stationen durchgeführt. Station 1 dient zum Vorfüllen, Station 2 zum Fertigfüllen. Dazwischen befindet sich ein Warteplatz, an dem sich der Schaum setzen kann. Die Anlage ist in der Lage, mehrere Produkte nacheinander oder auch gleichzeitig zu befüllen. Dazu sind auf einem Schlitten oberhalb der Waage bis zu drei Fülllanzen montiert. Diese werden mit einem Pneumatikzylinder in die gewünschte Position gebracht. Ein Mitarbeiter wählt am Bedienpult den hinterlegten Produktdatensatz an und bringt dadurch das Füllventil automatisch in die erforderliche Position. Sollte ein Mischkonzept angewählt werden, so werden die Produkte nacheinander in das jeweilige Gebinde gefüllt. Vermieden wird hierbei eine Crosskontamination der Produkte. \“Dieser vollautomatische Ablauf ermöglicht eine fehlerfreie Bedienung. Auch ist das Füllen dokumentierbar, sodass stets ein Nachweis für die richtige Dosierung erbracht werden kann\“, erklärt Dipl.-Ing. Jens Hachmann, Technischer Direktor bei der SMB. Ein weiterer Vorteil dieser Füllweise ist das Vermeiden von Produktdruckspitzen. Damit wird das kundenseitige Leitungssystem wie auch das Pumpensystem geschont, was eine längere Lebenszeit sowie einen geringeren Wartungsaufwand bedeutet. Nach der Tarierung des Behälters dosiert eine der Fülllanzen, die im Chemie-Bereich aus reinem Edelstahl besteht, die Flüssigkeit und lässt sie in das Gebinde ein, bis dieses das vorgesehene Gewicht erreicht hat. Eine elektronische Waage ermittelt entsprechende Abschaltsignale, die zum Beenden des Füllvorganges führen. Eine der Fülllanzen in der 1. oder 2. Station ist stets geöffnet, sodass die Förderpumpe mit vollem Produktdruck füllt. Da dieses auch während des Fördertaktes geschieht, ist eine deutlich erhöhte Füllleistung möglich. SMB verfügt über eine entsprechende Eichzulassung für das System, die ein kontrolliertes wie auch protokolliertes Füllen ermöglicht. Besonderheiten in der Chemie Aus hygienischen Gründen arbeiten die Fülllanzen bei chemischen Produkten sortenrein. Abstreifer und Tropfschale, die dafür sorgen, dass die Gebinde nicht verunreinigen, tauschen Mitarbeiter nach dem Produktwechsel aus. Anschließend transportiert ein Kettenförderer den Behälter durch eine Tür weiter in den letzten Bereich, wo der Deckel wieder aufgeschraubt und gegebenenfalls noch zusätzlich versiegelt wird. Als Dichtungsmaterial für ihre Fülllanzen werden Polytetrafluorethylen (PTFE, gelegentlich auch Polytetrafluorethen) genutzt – ein vollfluoriertes Polymer, das sehr reaktionsträge ist, sodass selbst aggressive Säuren PTFE nicht angreifen können. \“Bei der Verarbeitung von chemischen Produkten gelten besondere Vorschriften: Diese Anlage ist allseitig geschlossen und mit einer Auffangwanne versehen, die ein gegebenenfalls auslaufendes Produkt auffängt. Ein Liquiphant erfasst dabei den Flüssigkeitsstand der Wanne und dient als Überfüllsicherung mit Zulassung nach dem WHG\“, erläutert Hachmann. Die GFA 6 ist mit diversen Sicherheitsfunktionen ausgerüstet. Es liegt eine komplette Kapselung der Anlage mit Schleusentoren sowie Zugangstüren mit Türverriegelung vor. Das System lässt sich nur öffnen, wenn zuvor eine Öffnungsanforderung per Knopfdruck signalisiert wurde. Ein Messinstrument überprüft automatisch die Luftqualität: Nur wenn die Luft sauber ist, lassen sich die Türen öffnen, was dem Personenschutz und dem Umweltschutz dient. Diese Technik ist durch ein entsprechend dimensioniertes Abluftsystem möglich, bei dem zunächst die Füllstelle und zusätzlich die Kabinenteile abgesaugt werden, sowie durch entsprechenden Einsatz von Messwerkzeugen zur Kontrolle der Luftwerte. Im Innenbereich der Anlage herrscht ein leichter Unterdruck, sodass keine verunreinigte Luft aus der GFA 6 gelangt – alles unter Einhaltung der MAK-Werte. Die indviduelle Abfüllanlage Eine Anlage kann individuell zur Kommunikation mit Betriebsdatenerfassungssystemen angepasst werden. Vorzugsweise wird das über eine Schnittstelle mit Profibus DP oder Ethernet mit einem TCP/IP-Protokoll als standardisierte Protokollierung geregelt. Auch gibt es eine Lösung für den Fall, dass keine Datenleitung existiert: Hier werden die Werte mittels eines USB-Sticks vom Bediengerät abgenommen und in einen PC eingelesen. In einem vorab geführten Kundengespräch klärt SMB, welche Daten ausgetauscht werden und welche Technik zusätzlich installiert werden muss. Auftragsinformationen zu Füllmengen, zum Füllprodukt, zu Soll- und Ist-Gewichten sowie Hinweise, die nach der Abfüllung mittels Tintenstrahldrucker auf das Gebinde gedruckt werden, oder auch Informationen für ein zu bedruckendes Etikett bearbeitet die installierte Software. \“Wir haben für den zukunftsträchtigen Markt verschiedene Abfüllanlagen entwickelt, die wir speziell an Bedürfnisse unserer Kunden anpassen und gegebenenfalls in deren vorhandene Produktionsketten integrieren\“, erklärt Andreas Heckel, Geschäftsführer und Gesellschafter der SMB-Gruppe. Kasten 1: Funktionsablauf der Abfüllanlage – Anwahl des hinterlegten Produktdatensatzes am Bedienpult durch einen Mitarbeiter – Einfahren des Fasses oder Gebindes mithilfe eines Kettenförderers – Automatisches Schließen der Tür durch eine Lichtschranke – Ausrichtung des Gebindes in der Maschine – Öffnung des Deckels mithilfe eines automatischen Schraubers und dessen Transport durch die Maschine mithilfe eines Förderbandes – Füllprozess an zwei Stationen: Station 1 dient zum Vorfüllen, Station 2 zum Fertigfüllen (Warteplatz zwischen den Stationen zum Setzen des Schaums) – Positionierung der Fülllanzen durch einen Pneumatikzylinder – Tarierung des Behälters und Dosierung der Flüssigkeit durch eine der Fülllanzen – Beenden des Füllvorgangs durch Abschaltsignal der Waage – Transport der Behälter durch einen Kettenförderer durch eine Tür in den letzten Bereich – Aufschrauben des Deckels und gegebenenfalls dessen Versiegelung