Anspruchsvolle Prozessabschnitte durch passende Trocknung effizienter gestalten

Werkstoffe 07. 05. 2018
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Eine leistungsstarke und zugleich energiesparende Trocknung optimiert Fertigungsabläufe und minimiert Entsorgungskosten. Die Entfeuchtung mittels Wärmepumpentechnologie ist für oberflächenveredelte Bauteile ebenso einsetzbar wie für Galvanikschlämme. Trocknungsprobleme werden gelöst und Betriebskosten gesenkt.

Der Trocknungsanlagenbauer Harter hat in seiner über 25-jährigen Tätigkeit ­hunderte Lösungen für Standardfälle, schwerpunktmäßig aber vor allem für Sonderanwendungen im Bereich der Haftwassertrocknung entwickelt und realisiert. Auch die Trocknung der Schlämme als Abfallprodukt aus der Oberflächenbeschichtung gehört hierzu. Immer wieder gibt es Kunden, welche die von Harter entwickelte Kondensationstrocknung auf Wärmepumpenbasis sowohl in ihrer Fertigung als auch in ihrer Abwasserbehandlung einsetzen. Ein besonderes, weil extrem anspruchsvolles Beispiel hierzu ist das Unternehmen Heiche Oberflächentechnik GmbH mit Hauptsitz in Schwaigern.

Oberflächentechnik bei Heiche

Das 1965 gegründete Unternehmen hat sich vom kleinen Familienbetrieb zur heutigen großen Unternehmensgruppe entwickelt und bietet an seinen verschiedenen Standorten im In- und Ausland verschiedenste Verfahren zur Oberflächenveredelung an. Heiche legt dabei seinen Schwerpunkt auf die Reinigung und den Korrosionsschutz von Aluminium und Leichtmetall. Zu seinen Kunden gehören Industriebetriebe aus der Automobilbranche, dem Maschinenbau und der Elektrotechnik. Heiche hat sich auf die Veredelung von mitunter sehr komplexen Bauteilen spezialisiert, so zum Beispiel die Behandlung von Wärmetauschern, die auch in der Trocknung extrem anspruchsvoll sind. In Harter fand Heiche einen innovationsfreudigen Partner, der für verschiedenste Trocknungsanwendungen die entsprechenden Lösungen entwickelte. Um diese verstehen zu können, ist eine kurze Erläuterung der Funktionsweise der Kondensationstrocknung auf Wärmepumpenbasis sinnvoll.

Luftentfeuchtung und Luftführung

Das Gelingen der Trocknung mit diesem Verfahren hängt von zwei Faktoren ab, die Harter miteinander kombiniert: Zum einen handelt es sich um eine effiziente Luftaufbereitung, zum anderen um eine sinnvolle Luftführung. Harter nutzt für die Trocknung einen alternativen physikalischen Ansatz. Die Luft, die für die Trocknung verwendet wird, wird vorab in einem Entfeuchtungsaggregat sehr stark entfeuchtet und gleichzeitig erwärmt. Diese nun ungesättigte Luft wird in den Trockner und über beziehungsweise durch die zu trocknenden Produkte geführt und nimmt dabei die Feuchtigkeit in kürzester Zeit auf. Anschließend wird die nun gesättigte Luft zurück ins Entfeuchtungsaggregat geführt und gekühlt. Das Wasser kondensiert aus und verlässt die Anlage. Im geschlossenen Kreislauf wird dann die wieder erwärmte trockene Luft erneut zur Trocknung bereitgestellt. Durch das Trocknen mit trockener Luft ist es grundsätzlich möglich, im Niedertemperaturbereich zu bleiben. Die Trocknungstemperaturen variieren je nach Anwendung und Kundenwunsch zwischen 40 °C und 90 °C, in der Regel liegen sie zwischen 45 °C und 75 °C.

Nun kommt der zweite Faktor ins Spiel. Eine zielgenaue Luftführung ist für den Trocknungserfolg gleichermaßen relevant. Harter integriert in jede Trocknungsanlage ein individuell gestaltetes Luftleitsystem. Somit wird gewährleistet, dass die ungesättigte Luft zielgenau auf, über oder durch die zu trocknenden Produkte strömt und nicht wahllos daran vorbei. Im Innendesign jedes Trockners steckt viel Know-how und natürlich auch die Erfahrung aus vielen Jahren Trocknungs­anlagenbau.

Anspruchsvolle Trocknung von Wärmetauschern

Heiche wollte den Produktionsausstoß gekapselter Wärmetauscher erhöhen und benötigte somit auch eine Optimierung seiner bestehenden Trocknung, die bei einer Stückzahlerweiterung an ihr Limit gekommen war. Diese Art der Wärmetauscher hat eine äußerst komplexe Geometrie und trägt nach der letzten Spüle zudem eine hohe Wasserfracht. In Versuchsreihen im hauseigenen Technikum bei Harter zeigte sich, dass in diesem Fall eine standardmäßige Trocknung am Gestell aufgrund der hohen Kapillarwirkung nicht möglich war. Somit wurde für diese besonderen Bauteile ein Trockenschrank aus Edelstahl mit drei Umluftventilatoren konzipiert. Der Trockenschrank wird manuell mit sieben oder 14 Stück Wärmetauschern, je nach Baugröße, bestückt.

An den Schrank angeschlossen ist ein Airgenex®-Entfeuchtungsaggregat, das die Prozessluft entsprechend aufbereitet. Aus Platzgründen wurde das Aggregat auf dem Trockenschrank platziert. Um die Trocknungsluft tatsächlich an die entsprechenden Stellen im Wärmetauscher zu bringen, wurde zusätzlich ein spezieller Mitteldruckventilator im Trockner installiert Bei einer Temperatur von 65 °C werden die Wärmetauscher vollständig getrocknet. Die Trocknungszeit wurde durch die Optimierung der Anlage von ­ursprünglich 30 Minuten auf zehn Minuten verkürzt. Die Anschlussleistung der gesamten Trocknungsanlage inklusive aller Ventilatoren beträgt 28 kW.

Nach der erfolgreichen Realisierung dieses Projekts wurde ein zweiter Edelstahltrockner für Lamellenwärmetauscher in Angriff genommen. Dabei stand Harter wiederum einer großen Herausforderung gegenüber, da sich auch hier zwischen den Lamellen eine große Wassermenge ansammelt. Bei dieser Produktionslinie mit insgesamt höheren Stückzahlen als beim ersten Projekt verbleiben die Wärmetauscher am Gestell und werden direkt und vollständig in einem Gestelltrockner getrocknet. Dieser besteht aus drei einzelnen Trocknungsstationen, die mit je sechs Umluftventilatoren ausgestattet sind. Mit einer Anschlussleistung von jeweils 1,1 kW erzeugen diese die hier erforderliche hohe Umluftmenge. Der Trockner ist standard­mäßig mit einem Deckelsystem ausgestattet, das die wertvolle Wärme im System belässt.

Korbtrocknung am Drehgestell

Eine gänzlich andere Anwendung war das dritte gemeinsame Projekt – eine Trocknungsanlage für Drehgestelle. Die in dieser Linie beschichteten Bauteile sind Aluminiumgehäuse für Steuergeräte, die in Fahrzeugen verbaut werden. Diese Gehäuse werden speziell gereinigt, was wiederum die Grundlage für das spätere Kleben ist. Durch Niedertemperatur hundertprozentig trockene Teile – so lautete die Vorgabe des Automobilzulieferers. Die Beschichtung findet in Körben statt, in denen sich die fixierten Bauteile befinden. Jeweils vier dieser Körbe sind Bestandteil eines Drehgestells. Die Drehgestelle werden während der Beschichtung, des Spülens und während der Trocknung leicht gedreht.

Die Umsetzung der Trocknung von Schüttgütern in Linie war einer der großen Meilensteine in der Entwicklung im Hause Harter. Mit seiner effizienten Entfeuchtung, kombiniert mit der eigens entwickelten sogenannten Halbschalentechnik, gelang es dem Trocknungsanlagenbauer, die Trocknung von Schüttgütern direkt in ihren Behältnissen zu realisieren. Es handelt sich hier überwiegend um Trommeltrockner, aber eben auch Varianten von Schüttgütern in anderen Behältnissen, wie hier bei Heiche. Dennoch sind für die Trocknung von Schüttgütern in der Regel intensive Trocknungsversuche notwendig. Im Fall Heiche wurde mit einem original Drehgestell und einem entsprechend adaptierten Versuchstrockner gearbeitet, um die dann ­realisierte Lösung zu entwickeln.

Heute werden täglich weit über 30 000 Teile oder 230 Warenträger in zwei nacheinander positionierten Trockenstationen vollständig innerhalb der Taktzeit von 2 x 4,5 min getrocknet. Die Temperatur liegt bei schonenden 70 °C.

Kosten sparen durch Schlammtrocknung

Als i-Tüpfelchen investierte Heiche zudem in eine Schlammtrocknungsanlage zur Trocknung seiner filtergepressten Galvanikschlämme. Nach dem Pressen haben diese in der Regel immer noch einen Wasseranteil von etwa 50 %. Sind die Deponiepreise entsprechend hoch, amortisiert sich die Schlammtrocknung schnell. Getrocknete Schlämme werden mitunter in bessere Klassifizierungen eingestuft. Und auch Recycling kann je nach Schlamm ein Thema werden. Die Möglichkeiten sind vielseitig.

Für Heiche wurde eine Container-Trocknungsanlage konzipiert, da im Unternehmen bereits geeignete Container vorhanden waren, die hier zum Einsatz kommen konnten. Nach dem Pressen werden die mit Schlamm befüllten Container in die Trockenkammer eingefahren. Der Schlammtrockner vom Typ Drymex® S 6,5 verfügt über zwei Trocknungskammern, die in diesem Fall gleichzeitig bestückt werden. Je Arbeitstag fallen bei Heiche drei Tonnen Schlamm an. Jeweils 1,5 Tonnen werden innerhalb von zwölf Stunden bei maximal 50 °C homogen bis zu einem Trockenstoffgehalt von 85 % getrocknet. Die Wasserentzugsleistung liegt bei 70 l/h. Für 1 Liter Wasserentzug werden 0,4 kWh benötigt.

Hinweis

Interessenten an den Einsatzmöglichkeiten der Technologie von Harter können sich auf der Surface Technology Germany vom 5. bis 7. Juni in Stuttgart aus erster Hand informieren in Halle 1, Stand B39

Kontakt

Harter GmbH, Reinhold Specht;
E-Mail: reinhold.specht@harter-gmbh.de

  • www.harter-gmbh.de

Heiche Oberflächentechnik GmbH, Fritz Seifert;
E-Mail: fritz.seifert@de.heichegroup.com

  • www.heichegroup.com

Wärmetauscher, wie sie von Heiche bearbeitet werden (©MAHLE GmbH)


Schranktrockner für Wärmetauscher


Trocknung Drehgestell

Text zum Titelbild: Schlammtrockner

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