05 Stativruehrwerke Stativruehrwerk Stativ Ruehrwerk
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5 Stativr¨ uhrwerke 69 5 Stativr¨ uhrwerke 5.1 ¨ Uberblick ¨ Außerst vielseitig einsetzbar sind Stativr¨ uhrwerke. Eine Hubs¨ aule dient als F¨ uhrung f¨ ur einen beweglichen Schlitten, der wiederum ein R¨ uhrwerk aufnimmt. Es gibt drei Grundvarianten, das Wand-, das Boden- und das Fahrstativ. Die Hubbewe- gung des Schlittens kann manuell, hydraulisch, elektrisch oder pneumatisch erfolgen. Als R¨ uhrwerk k¨ onnen sowohl Zentralantriebe mit allen bekannten Standardr¨ uhrorganen, wie z. B. Propeller und Dissolver, als auch Planetenantriebe eingesetzt werden. Sonderformen, wie z. B. ein Doppelwellendissolverr¨ uhrwerk mit gegeneinander verstellbaren R¨ uhrwellen, sind ebenfalls m¨ oglich. Somit reicht der Einsatzbereich von niedrigviskosen Fl¨ ussigkeiten ¨ uber hochviskose Medien bis hin zu reinen Feststoffmischungen. Die Beanspruchungsinten- sit¨ at kann dabei von scherarm bis scherintensiv reichen; ganz der spezifischen R¨ uhraufgabe angepaßt. Als R¨ uhrbeh¨ alter k¨ onnen alle ¨ ublichen Systeme, vom Normfaß ¨ uber Container bis hin zu Edelstahlbeh¨ altern, genutzt werden; individuelle Arretierungsvorrichtungen sind Bestand- teil des Stativr¨ uhrwerks. ¨ Ubliche Beh¨ altervolumina liegen zwischen 50 bis ca. 2.500 Liter. Eine quasikontinuierliche Betriebsweise l¨ aßt sich erzielen, wenn man mehrere Beh¨ alter einsetzt. W¨ ahrend in einem Beh¨ alter ger¨ uhrt wird, kann bereits ein zweiter R¨ uhrbeh¨ alter entleert, gereinigt und neu bef¨ ullt werden. Hierdurch reduzieren sich die Zykluszeiten erheblich, so daß Produktionssteigerungen m¨ oglich sind bzw. saisonbedingte Kapazit¨ ats- schwankungen aufgefangen werden k¨ onnen. Diese M¨ oglichkeit ist in den meisten F¨ allen g¨ unstiger als der Einsatz eines gr¨ oßeren R¨ uhrwerks. Stativr¨ uhrwerke lassen sich durch Ausstattung mit einer geschlossenen Beh¨ alterhaube und einem fahrbaren Beh¨ alter auch zu einem kompletten R¨ uhrsystem ausbauen. Ein Vakuum- und/oder Druckbetrieb ist dann problemlos m¨ oglich. Selbstverst¨ andlich kann auch um- fangreiches Sonderzubeh¨ or, wie z. B. ein Rotor-Stator-System (Homogenisator), genutzt werden. Auch hinsichtlich der elektrotechnischen Ausstattung ist vom einfachen Schaltschrank bis hin zur vollautomatischen Programmsteuerung alles m¨ oglich; auf Wunsch auch in ex-gesch¨ utzter Ausf¨ uhrung nach ATEX 94/9. Standardm¨ aßig wird das Stativ aus Edelstahl gefertigt. Die Ausf¨ uhrung entspricht sowohl den aktuellen Anforderungen der Berufsgenossenschaf- ten und der CE-Normung als auch den GMP/FDA-Richtlinien. 5.2 Bauarten Am h¨ aufigsten eingesetzt wird die Ausf¨ uhrung als Wandstativ. Sie setzt nat¨ urlich eine entsprechend geeignete Wand voraus. Bei sehr schweren Stativen st¨ utzt man das Stativ oft zus¨ atzlich auf dem Boden ab. Bild 39 zeigt ein Wandstativr¨ uhrwerk. Fahrstative sind aufgrund Ihrer Mobilit¨ at flexibel einsetzbar. Voraussetzung ist nur, daß an den unterschiedlichen Einsatzorten ein passender Stromanschluß vorhanden ist.
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5 Stativruhrwerke 69
5 Stativruhrwerke
5.1 Uberblick
Außerst vielseitig einsetzbar sind Stativruhrwerke. Eine Hubsaule dient als Fuhrung fureinen beweglichen Schlitten, der wiederum ein Ruhrwerk aufnimmt.
Es gibt drei Grundvarianten, das Wand-, das Boden- und das Fahrstativ. Die Hubbewe-gung des Schlittens kann manuell, hydraulisch, elektrisch oder pneumatisch erfolgen. AlsRuhrwerk konnen sowohl Zentralantriebe mit allen bekannten Standardruhrorganen, wiez. B. Propeller und Dissolver, als auch Planetenantriebe eingesetzt werden. Sonderformen,wie z. B. ein Doppelwellendissolverruhrwerk mit gegeneinander verstellbaren Ruhrwellen,sind ebenfalls moglich. Somit reicht der Einsatzbereich von niedrigviskosen Flussigkeitenuber hochviskose Medien bis hin zu reinen Feststoffmischungen. Die Beanspruchungsinten-sitat kann dabei von scherarm bis scherintensiv reichen; ganz der spezifischen Ruhraufgabeangepaßt.
Als Ruhrbehalter konnen alle ublichen Systeme, vom Normfaß uber Container bis hin zuEdelstahlbehaltern, genutzt werden; individuelle Arretierungsvorrichtungen sind Bestand-teil des Stativruhrwerks. Ubliche Behaltervolumina liegen zwischen 50 bis ca. 2.500 Liter.Eine quasikontinuierliche Betriebsweise laßt sich erzielen, wenn man mehrere Behaltereinsetzt. Wahrend in einem Behalter geruhrt wird, kann bereits ein zweiter Ruhrbehalterentleert, gereinigt und neu befullt werden. Hierdurch reduzieren sich die Zykluszeitenerheblich, so daß Produktionssteigerungen moglich sind bzw. saisonbedingte Kapazitats-schwankungen aufgefangen werden konnen. Diese Moglichkeit ist in den meisten Fallengunstiger als der Einsatz eines großeren Ruhrwerks.
Stativruhrwerke lassen sich durch Ausstattung mit einer geschlossenen Behalterhaube undeinem fahrbaren Behalter auch zu einem kompletten Ruhrsystem ausbauen. Ein Vakuum-und/oder Druckbetrieb ist dann problemlos moglich. Selbstverstandlich kann auch um-fangreiches Sonderzubehor, wie z. B. ein Rotor-Stator-System (Homogenisator), genutztwerden.
Auch hinsichtlich der elektrotechnischen Ausstattung ist vom einfachen Schaltschrankbis hin zur vollautomatischen Programmsteuerung alles moglich; auf Wunsch auch inex-geschutzter Ausfuhrung nach ATEX 94/9.
Standardmaßig wird das Stativ aus Edelstahl gefertigt.
Die Ausfuhrung entspricht sowohl den aktuellen Anforderungen der Berufsgenossenschaf-ten und der CE-Normung als auch den GMP/FDA-Richtlinien.
5.2 Bauarten
Am haufigsten eingesetzt wird die Ausfuhrung als Wandstativ. Sie setzt naturlich eineentsprechend geeignete Wand voraus. Bei sehr schweren Stativen stutzt man das Stativoft zusatzlich auf dem Boden ab. Bild 39 zeigt ein Wandstativruhrwerk.
Fahrstative sind aufgrund Ihrer Mobilitat flexibel einsetzbar. Voraussetzung ist nur, daßan den unterschiedlichen Einsatzorten ein passender Stromanschluß vorhanden ist.
5.3 Maschinentechnik 70
Bild 39:Wandstativruhrwerk HRS-W 200 mit manueller Hohenverstellung
Bei Einsatz in explosionsgefahrdeten Zonen wird in der Regel ein manuelles Verstellgetrie-be fur die Drehzahlregulierung eingesetzt, um auf einen externen Schaltschrank verzichtenzu konnen.
Bild 40 zeigt ein Fahrstativruhrwerk.
Einen stationaren Betrieb bei freier Aufstellung ermoglicht das Bodenstativ. Ein geeig-neter Untergrund zur Fixierung muß vorhanden sein. Ein Beispiel zeigt Bild 41. Hierbeihandelt es sich um eine Ausfuhrung in pharmagerechter Bauweise. Kennzeichnend hierfursind die glatten Edelstahloberflachen, die eine einfache Reinigung ermoglichen.
Die Hohenverstellung des Maschinenkopfs erfolgt elektrohydraulisch.
5.3 Maschinentechnik
Basis der Stative ist die stabile Rechtecksaule aus Edelstahl, die als Fuhrung fur denbeweglichen Schlitten dient. Auf diesem Schlitten wird das Ruhrwerk befestigt. Haufigerfolgt die Hohenverstellung hydraulisch. Ein entsprechender Hubzylinder, der bei Bedarfin Edelstahl ausgefuhrt werden kann, bewegt den auf Kunststoffrollen gelagerten Schlit-ten. Die Kunststoffrollen ermoglichen eine problemlose Reinigung des gesamten Stativs,auch mit saurehaltigen Reinigungsmitteln. Ist das Ruhrwerk nicht zu schwer, kann dieHohenverstellung auch manuell erfolgen. Hierzu wird in der Rechtecksaule ein entspre-chendes Gegengewicht untergebracht, so daß sich der gesamte Schlitten ohne großerenKraftaufwand in der Hohe verschieben laßt. Naturlich kann die Hohenverstellung auchuber einen elektrischen Spindelhubantrieb oder pneumatisch vorgenommen werden.
5.3 Maschinentechnik 71
Bild 40:Fahrstativruhrwerk HRS-F 1000 mit elektrischer Hohenverstellung
Bild 41:Bodenstativruhrwerk HRS-B 200 in pharmagerechter Gestaltung
5.3 Maschinentechnik 72
Das auf dem Schlitten befestigte Ruhrwerk besteht meistens aus einem Antrieb, einerRuhrwelle und einem Ruhrorgan. Eine Dichtung ist normalerweise nicht erforderlich. DieBefestigung erfolgt durch Verschraubung des Ruhrwerksflansches mit dem Schlitten desStativs. Weitere Informationen uber Zentralruhrwerke sind in Kapitel 4 ab Seite 45 auf-gefuhrt.
Fur den Betrieb der Anlage ist es sehr wichtig, daß der verwendete Ruhrbehalter stetszentriert und fest steht. Um dies zu gewahrleisten, stehen unterschiedliche Arretierungs-vorrichtungen zur Verfugung. Beispiele zeigen die nachfolgenden Bilder.
Die Behalterfixierung mit einem Spanngurt (Bild 42) stellt die einfachste Losung dar.Uber die Gurtspannung und/oder eine Behalterabfrage durch einen Naherungsschalter
Bild 42:Behalterarretierung mit einem Spanngurt
wird sichergestellt, daß das Ruhrwerk nicht ohne ordnungsgemaß plazierten Behalter ein-geschaltet werden kann.
Die Behalterarretierung durch Spannbacken (Bild 43) wird z. B. haufig bei Container-behaltern verwendet.
Eine Schutzhulse in Verbindung mit einem Schutzgitter fur den Ruhrbehalter verhindernein Beruhren der rotierenden Ruhrwelle. Außerdem laßt sich das Ruhrwerk nur einschal-ten, wenn es sich in abgesenkter Betriebsstellung befindet.
Eine Schutzhulse ist in Bild 44 zu sehen; links im geoffnetem Zustand und rechts geschlos-sen. Die Lange der Schutzhulse laßt sich durch die Lamellenanzahl variieren.
5.3 Maschinentechnik 73
Bild 43:Behalterarretierung mit Spannbacken
Bild 44:Wellenschutzhulse fur Zentralruhrwerkegeoffneter (links) und geschlossener Zustand (rechts)
5.4 Sonderbauarten 74
5.4 Sonderbauarten
5.4.1 Laufkatzenruhrwerk HLKR-ex
Eine Sonderausfuhrung stellt das in Bild 45 abgebildete Laufkatzenruhrwerk dar. DiesesRuhrwerk wird in eine Stahltragerkonstruktion eingehangt. Dort laßt es sich manuellverschieben und auch fixieren. Die Ruhrwelle kann mit Hilfe einer Schnellkupplung leichtausgetauscht werden und ist durch eine lamellenartige Schutzhulse (s. a. Bild 44) vorBeruhrung gesichert.
Mehrere baugleiche Laufkatzenruhrwerke sind bei einem Hersteller fur Gummibeschich-tungsmassen im Einsatz. Die Gummimassen werden z. B. zum Beschichten von metalli-schen Bauteilen in der KFZ-Industrie eingesetzt. Ausgelegt sind sie fur Ex-Zone 1; derHauptschaltschrank mit den Frequenzumformern ist deshalb außerhalb der Ex-Zone ange-bracht. Ein zusatzlicher ex-geschutzter Schaltkasten mit den Bedienelementen (Ein-/Aus-Schalter, Drehzahlverstellung) befindet sich direkt an den Ruhrwerken.
Bild 45:Laufkatzenruhrwerk HLKR-ex
5.5 Auslegungsbeispiele 75
5.5 Auslegungsbeispiele
5.5.1 Wandstativruhrwerk HRS-W 30-ex
Fur das Aufruhren von losemittelhaltigen Lacken wird das in Abbildung 46 dargestell-te Wandstativ eingesetzt. Der Lack wird in 30 Liter-Blechbehaltern angeliefert, die mit
Bild 46:Wandstativruhrwerk HRS-W 30-ex
Spannbacken fixiert werden. Die Verstellung der Spannbacken erfolgt uber ein Handrad.
Der Stativschlitten mit dem Ruhrwerk kann manuell in der Hohe verstellt werden; einAusgleichsgewicht befindet sich in der Hubsaule.
Eingeschaltet werden kann das Ruhrwerk nur, wenn es sich in Arbeitsposition befindetund der Behalter fixiert ist.
5.5.2 Bodenstativruhrwerk HRS-B 150
Zum Aufmischen von kosmetischen Vorprodukten wird das in Bild 47 abgebildete Bo-denstativruhrwerk eingesetzt. Es verfugt uber eine integrierte Steuerungstechnik, um denProzessablauf zu automatisieren.
5.5 Auslegungsbeispiele 76
Bild 47:Bodenstativruhrwerk HRS-B 150
Die Edelstahlschurze am Maschinenkopf ermoglicht, dass das Ruhrwerk wahrend des Be-triebs auf- und abbewegt werden kann, ohne dass rotierende Maschinenteile dabei beruhrtwerden konnen.
Die gesamte Anlage ist aus Edelstahl gefertigt; der Antriebsmotor ist mit einer Edelstahl-einhausung versehen.
Der Mischvorgang kann durch ein Plexiglasfenster in der Maschinenhaube beobachtetwerden.
Mit Hilfe eines Spanngurtes werden die Gebinde an eine Gummimanschette gepresstund verdrehsicher fixiert. Fur den Transport der Gebinde steht ein speziell angepassterBehalterwagen zur Verfugung; er hat das Hohenmaß einer Europalette, so dass die Ge-binde problemlos umgepackt werden konnen.
5.5.3 Wandstativruhrwerk HRS-W 200
Das abgebildete Wandstativ-Ruhrwerk ist mit einer manuellen Hubhohenverstellung aus-gestattet. Das Gewicht des Hubschlittens und des Ruhrwerks wird durch ein entsprechen-des Gegengewicht in der Hubsaule kompensiert; somit ist eine leichte Hohenverstellunggewahrleistet. Durch einen Handhebel kann der Hubschlitten in der gewunschten Positionarretiert werden.
5.5 Auslegungsbeispiele 77
Der Ruhrbehalter wird mit Hilfe eines Spanngurtes fixiert. Ist der Gurt nicht ausreichendgespannt, so kann das Ruhrwerk nicht eingeschaltet werden. Der Betrieb des Ruhrwerksist ebenfalls nicht moglich, wenn die Ruhrorgane nicht genugend weit in den Ruhrbehalterabgesenkt worden sind. Als Beruhrungsschutz ist die Ruhrwelle im Antriebsbereich außer-dem mit einer Schutzhulse umgeben, und eine Edelstahlhaube dient als Abdeckung furdas Propellerruhrwerk, so daß eine einfache Reinigung der glatten Flachen moglich ist.
Die Bedienung des Ruhrwerks erfolgt uber einen Bedienkasten direkt am Stativ; dortkann das Ruhrwerk ein- und ausgeschaltet werden und die Ruhrerdrehzahl laßt sich uberein Potentiometer einstellen. Die erforderlichen elektrischen Leitungen sind in einer Ener-giefuhrungskette verlegt.
Bild 48:Wandstativruhrwerk HRS-W 200
Das beschriebene Wandstativ-Ruhrwerk wird zum Homogenisieren (gleichmaßiges Ver-mischen!) von niedrigviskosen Produkten im Bereich der Kunststofftechnik eingesetzt.Als Ruhrorgan dient ein dreiflugeliger Propeller mit Stabilisierungsring. Der Stabilisie-rungsring sorgt insbesondere im sogenannten Durchtrittsbetrieb (=wenn das Ruhrorganteilweise aus der Flussigkeit ragt) dafur, daß das Ruhrwerk ruhig lauft und damit dasRuhrgut nicht ubermaßig spritzt.
5.5 Auslegungsbeispiele 78
5.5.4 Wandstativruhrwerk HRS-W 200 zum Einsatz mit Containern
Bild 49 zeigt ein Wandstativ mit elektrischer Hubhohenverstellung durch einen Spindel-antrieb.
Das Ruhrwerk ist mit zwei schnellaufenden Propellerruhrorganen ausgestattet; der oberePropeller laßt sich bei Bedarf verschieben. Uber einen Frequenzumformer kann die Pro-pellerdrehzahl dem jeweiligen Ruhrgut angepaßt werden.
Die Behalterarretierung erfolgt uber eine Spannbackenvorrichtung, die mit einer Hand-kurbel betatigt wird. Das Ruhrwerk kann nur eingeschaltet werden, wenn der Behalterarretiert ist und sich das Ruhrwerk in der Arbeitsposition befindet.
Bild 49:Wandstativruhrwerk HRS-W 200 zum Einsatz mit Containern
Das beschriebene Stativ wird zur Herstellung von Impragniermitteln fur die Textilindu-strie eingesetzt.
Stativruhrwerke werden sehr oft mit schnellaufenden Ruhrorganen (Propeller bis ca 1.400UpM, Dissolver bis uber 2.000 UpM, u.s.w.) zum Homogenisieren (nicht mit dem Vorgangim Homogenisator zu verwechseln!), d. h. dem gleichmaßigen Vermischen zweier ineinanderloslicher Flussigkeiten, betrieben. Die Viskositat ist dabei meistens relativ gering (niedrig-bis mittelviskos).
5.5 Auslegungsbeispiele 79
5.5.5 Bodenstativruhrwerk HRS-B 200-ex
Das Bodenstativruhrwerk in Bild 50 ist fur den Einsatz im Ex-Bereich konzipiert. Es istmit einem dreistufigen Blattruhrer ausgestattet.
Bild 50:Bodenstativruhrwerk HRS-B 200-ex fur den Ex-Bereich
Als Ruhrbehalter werden 200 Liter-Fasser eingesetzt, die man uber einen Spanngurt fi-xiert. Die Hohenverstellung des Ruhrwerks erfolgt elektrohydraulisch. Ruhren lasst sichnur bei fixiertem Behalter und bei abgesenktem Ruhrwerk. Eine Edelstahlschurze ragt inArbeitsstellung uber den Behalterrand und dient als Beruhrungsschutz beim Ruhren.
Der Hauptschaltschrank befindet sich außerhalb der Ex-Zone; am Stativ ist zusatzlich einex-geschutzter Schaltkasten mit den Bedienelementen angebracht.
5.5.6 Fahrstativruhrwerk HRS-F 200-ex
Fur die Herstellung veterinarmedizinischer Produkte wird das in Bild 51 dargestellte Sta-tivruhrwerk eingesetzt. Es ist nach ATEX 94/9 fur den Betrieb im Ex-Bereich ausgelegt.Im Inneren des Ruhrbehalters kann Zone 0 vorliegen, in der Umgebung des Stativs Zone1. Das gesamte Fahrstativ mußte daher einer Einzelabnahme durch den TUV unterzogenwerden.
5.5 Auslegungsbeispiele 80
Bild 51:Fahrstativruhrwerk HRS-F 200-ex mit Kippvorrichtung
Als Antrieb wurde ein ex-geschutztes Verstellgetriebe ausgewahlt, um auf einen aufwen-digen ex-geschutzten Schaltschrank fur einen Frequenzumformer verzichten zu konnen.
An der Behalterhaube sind ein Schauglas, eine Offnung fur eine Dosierlanze sowie einStutzen fur eine externe Absaugvorrichtung untergebracht.
Geruhrt werden niedrigviskose Flussigkeiten in die teilweise geringe Mengen an pul-verformigen Komponenten zudosiert werden.
Wie auf dem Bild zu erkennen ist, laßt sich die Ruhrwelle mit dem Propeller bis zu einemWinkel von ca. 15 Grad kippen. Durch verstellbare Bolzen ist außerdem eine Anpassungan unterschiedliche Behaltergroßen leicht moglich.
Der gesamte Maschinenkopf kann durch eine trockenlaufende Hubsaule elektrohydraulischauf- oder abbewegt werden; in der zweiten Saule sind die Kabel untergebracht.
Wegen der glatten Edelstahloberflachen und der gekapselten Kabel ist eine einfache Rei-nigung der Maschine gewahrleistet.
5.5 Auslegungsbeispiele 81
5.5.7 Fahrstativruhrwerk HRS-F 1000
Im Bereich der Aromenherstellung ist das in Bild 52 zu sehende Fahrstativruhrwerk imEinsatz. Es ist mit einer elektrohydraulischen Hohenverstellung des Hubschlittens ausge-stattet.
Bild 52:Fahrstativruhrwerk HRS-F 1000
Als Besonderheit ist die beweglich gelagerte Behalterabdeckung zu nennen. Sie passtsich unterschiedlichen Behaltergroßen an und gewahrleistet hierdurch ein staubdichtesVerschließen des Ruhrbehalters.
An der Behalterabdeckung sind eine große Dosierklappe und ein Stutzen fur eine Absau-gung angebracht.
Mit dem Ruhrwerk sollen pulverformige Komponenten in eine Flussigkeit eingeruhrt wer-den. Als Ruhrorgan dient eine Dissoverscheibe, die eine Klumpenbildung verhindert.
