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Richtiger Antrieb für hohe Prozesssicherheit

Druckluftmotor für Lebensmittel

01.02.2023
von Redaktion ANTRIEBSTECHNIK
Druckluftantriebe eignen sich gut für die Lebensmittelindustrie

Automatisierte Prozesse sind in der Lebensmittelindustrie Standard. Dabei kommt es dort nicht nur auf die Fertigungseffizienz an. Die Hygiene spielt in der Nahrungsmittelindustrie eine Schlüsselrolle. Wie sich beides in Einklang bringen lässt und wie ein Antrieb für diese Anforderungen ausgeführt sein muss, wurde unlängst mit der Produktmanagerin von Deprag Schulz Dagmar Dübbelde im Interview diskutiert.

Wie stellt Deprag bei seinen Antrieben die hohen Hygieneanforderungen sicher?

Dagmar Dübbelde: Um die hohen Hygieneanforderungen der Lebensmittelindustrie sicher zu stellen, empfehlen wir für diese Anwendungen meist unseren Advanced Line Druckluftlamellenmotor, bei dem alle Außenteile aus hochwertigem Edelstahl gefertigt sind. Diese halten den üblichen Reinigungsmitteln stand. Die glatte Oberfläche dieser Druckluftmotoren ist leicht zu säubern. Diese Antriebe sind mit langlebigen Radialwellendichtringen so gut abgedichtet, dass weder Leckageluft austritt noch Schmutz, Wasser oder Reinigungsmittel in den Motor eindringen können. Auch die üblicherweise eingesetzten Reinigungssprühsysteme verursachen kein Eindringen von Wasser in den Motor. Eine nasse Umgebung stellt für diesen Druckluftmotor generell kein Problem dar und er könnte sogar unter Wasser arbeiten, wie es in vielen Rühranwendungen der Fall ist. Alle unsere Edelstahlmotoren aus der Serie sind mit lebensmittelkonformen USDA-H1 Fett geschmiert und können ölfrei betrieben werden. Für den ölfreien Betrieb ist bei der Auslegung der Antriebe eine Leistungsminderung von ca. 10 – 20 % bezogen auf die angegebenen technischen Daten im Produktkatalog zu berücksichtigen.

Gibt es weitere Merkmale, die ein Druckluftmotor für diese Anwendungen aufweisen muss?

Dübbelde: Ja. In vielen Anwendungen kann sich Kondenswasser in den Zuluftleitungen bilden. Es ist deshalb ratsam, entsprechende Maßnahmen zu treffen, so dass der Motor nicht die tiefste Stelle im System bildet und mit Wasser ausgespült wird. Viele Anwender treffen hier nicht nur bei der Anordnung des Motors in der Anlage, sondern mit Wasserabscheidern oder Trocknern vor dem Antrieb weitere Vorkehrungsmaßnahmen. Ist dies alles nicht möglich, dann empfehlen wir eine Sonderbeschichtung für alle Motorinnenteile, die aus Stahl gefertigt werden. Denn für hochbelastete, hochdrehende Innenteile lässt sich Edelstahl nur bedingt verwenden. Diese sogenannte CWL-Beschichtung sorgt für Unempfindlichkeit gegen Korrosion.

Hygiene spielt in der Nahrungsmittelindustrie eine Schlüsselrolle. Ein Druckluftantrieb lässt sich für diese Anforderungen gut einsetzen

Hygiene spielt in der Nahrungsmittelindustrie eine Schlüsselrolle

Haben Sie Anwendungsbeispiele, wie Deprag seine Motoren in der Lebensmittelindustrie einsetzt?

Dübbelde: Lassen Sie mich einige Anwendungen genauer ausführen, zum Beispiel den Einsatz unseres Druckluftmotors in einem Rührwerk zur Herstellung von Fruchtsaft. Unser Druckluftmotor mit einer Leistung von 300 W treibt mit einer Drehzahl von 700 Umdrehungen/Minute den Propellerrührer eines Magnetrührwerks an. Doch auch für hohe Drehmomentanforderungen haben wir für Industrierührwerke die richtigen Antriebe: Unsere Hochmomentmotoren entwickeln enorme Power auf kleinstem Raum. Der 900 W Hochmomentmotor mit einer Nenndrehzahl von 22 Umdrehungen/Minute überwindet ein Startmoment von 585 Nm und hat dabei einen maximalen Durchmesser von 63 mm. Weiterhin sind alle unsere Advanced Line Motoren für den Einsatz im explosionsgeschützen Bereich ATEX zertifiziert.

Welche Vorteile hat Ihrer Meinung nach ein Druckluftmotor gegenüber einem Elektromotor?

Dübbelde: Eins der Hauptvorteile ist seine große Leistungsdichte. Je nach Ausführung hat ein Druckluftmotor nur ein Fünftel der Masse eines Elektromotors oder ein Drittel seiner Größe. Das ist vor allem bei der Verwendung in handgeführten Geräten entscheidend, aber natürlich auch in Robotersystemen, bei denen sich der Antrieb mit dem Roboterarm bewegt.

Auch Hitze lässt den Druckluftmotor kalt. Druckluft ist gerade im kritischen Milieu ein unproblematischer Energieträger – es entstehen keinerlei Gefahren durch Elektrizität. Die abgegebene Leistung ist beim Druckluftmotor über weite Drehzahlbereiche nahezu konstant. Druckluftmotoren lassen sich deshalb auch in einem breiten Feld wechselnder Lasten betreiben. Der Druckluftmotor kann bis zum Stillstand belastet werden ohne Schaden zu nehmen, das heißt er ist abwürgefest. Nach Reduzierung der Last läuft er sofort wieder an und das beliebig oft hintereinander. Die Motorleistung eines Druckluftmotors lässt sich problemlos durch die Änderung des Betriebsdrucks anpassen. Die Drehzahl kann stufenlos durch die Drosselung der Luftmenge herabgesetzt werden. Dabei bietet sich die Zuluftdrosselung an, wenn auch das Drehmoment entscheidend reduziert werden soll. Eine Abluftdrosselung wählt man immer dann, wenn die Drehzahl ohne große Beeinflussung des Drehmoments reduziert werden soll.

Hygiene spielt in der Nahrungsmittelindustrie eine Schlüsselrolle. Ein Druckluftantrieb lässt sich für diese Anforderungen gut einsetzen

Ein Druckluftantrieb lässt sich für die Anforderungen in der Nahrungsmittelindustrie gut einsetzen

Druckluftmotoren gelten oft nicht als effizient, wenn sie mit einem Elektromotor verglichen werden. Können Sie das bestätigen?

Dübbelde: Druckluftmotoren und Elektromotoren lassen sich nicht eins-zu-eins vergleichen. Die Effizienz eines Antriebes hängt immer von den Einsatzbedingungen ab. Ein Beispiel: Ein Motor soll in einer Verpackungsmaschine eine Drehzahl von 450 Umdrehungen/Minute erzielen. Zum Verschluss eines Packbandes steht über einen längeren Zeitraum ein Drehmoment von 25 Nm mit reduzierter Drehzahl an. Elektromotoren können, ohne das Risiko einer unzulässigen Überhitzung einzugehen, nicht über einen längeren Zeitraum überlastet werden. Deshalb muss ein Elektromotor für diese Verpackungsmaschine auf das Lastdrehmoment ausgelegt werden und würde eine Leistung von 1.170 W (25 Nm mal 450 Umdrehungen/Minute dividiert durch 9.550) benötigen. Ganz anders ist dies beim Druckluftmotor: Durch den Drehmomentverlauf von Druckluftmotoren reicht ein leistungsschwächerer Antrieb aus. Hier würde man einen Druckluftmotor mit einem Nenndrehmoment von 15 Nm bei einer Nenndrehzahl von 275 Umdrehungen/Minute auswählen. Da das Arbeitsdrehmoment unter dem Nenndrehmoment liegt, dreht der Motor unter geringer Last nahe der Leerlaufdrehzahl mit 450 Umdrehungen/Minute. Die benötigte Leistung des Druckluftmotors beträgt damit nur 430 W. Wenn beim Druckluftmotor für diese Verpackungsmaschine nur ein Drittel der Leistung eines Elektromotors installiert werden muss, erscheint die Energiebilanz des Druckluftmotors gleich in einem anderen Licht.

Sind die Advanced Line Motoren eine Sonderlösung für die Anwendung in der Lebensmittelindustrie?

Dübbelde: Die Motoren gehören zu unserem Katalogprogramm, Anwender profitieren dabei von prozesssicheren Antriebslösungen für die Lebensmittelbranche und die Medizintechnik. Es gibt diese Motoren in einem großen Leistungsbereich von 20 W bis 1.6 kW kombiniert mit einer Vielzahl von integrierten Planetengetrieben aus eigener Fertigung mit Drehzahlen von 7 bis 24.000 Umdrehungen/Minute. 85 % unserer gefertigten Antriebe sind übrigens anwenderspezifisch angepasste Lösungen basierend auf Standardkomponenten.

Quelle (Text und Bilder): Deprag Schulz

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