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					       24             ANTRIEBE & ZUBEHÖR FAC H B E I T R AG



                      Effizient zerkleinern
                      Torque-Motoren optimieren Zerkleinerungsmaschinen


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                                                                                                                                                Energiesparende
                                                                                                                                                Vercoplan-Zerkleine-
                                                                                                                                                rungsanlage mit
                                                                                                                                                Oswald-Torquean-
                                                                                                                                                trieb




                      Die Zerkleinerung von Reststoffen und Abfällen ist keineswegs eine Lowtech-Aufgabe. Plötzliche Blockade
                      der Zerkleinerungsrotoren, meist verursacht durch einen massiven Störkörper im zu zerkleinernden Material,
                      erfordern hohen konstruktiven und auch wartungsintensiven Aufwand bei Zerkleinerungsmaschinen mit
                      herkömmlichen Antrieben. Neue Wege ging die Vecoplan Maschinenfabrik GmbH & Co. KG, die erstmals eine
                      Zerkleinerungsmaschine mit einem Torque-Antrieb ausstattete.               n Wolfgang Lipowski, Johannes Oswald



                                                                          ernstück der Recycling-Anlagen von      werden in der Regel elektrohydraulisch ausge-
                                                                    K     Vecoplan ist die Zerkleinerungstech-
                                                                          nik. Das Unternehmen baut in erster
                                                                                                                  führt, bestehend aus Elektromotor, Hydrau-
                                                                                                                  likpumpe, Ölmotor und zugehöriger Ventil-
                                                                Linie Einwellen- und Zweiwellen-Zerkleine-        technik. Dieses Antriebskonzept ist sehr teuer,
                                                                rungsmaschinen. Die eingesetzten Zerkleine-       wartungsintensiv und vom Wirkungsgrad her
                                                                rungswellen sind in der Regel Vollstahlwellen     ungünstig, was einen großen Energiebedarf zur
                                      Wolfgang Lipowski
                                      ist Entwicklungsleiter    mit einem Stückgewicht von etwa 200 kg bis        Folge hat. Vorteile sind aber die Regelbarkeit
                                      bei Vecoplan in           etwa 7.000 kg, je nach Maschinengröße. Diese      und die Unempfindlichkeit bei plötzlicher Ro-
                                      Bad Marienberg            Rotorkörper sind mit auswechselbaren Werk-        torblockade.
                                                                zeugen bestückt, die in Form, Größe und An-           Der weit größere Bedarf an Antriebseinhei-
                                                                zahl auf die konkrete Anwendung abgestimmt        ten liegt allerdings bei den elektromechanischen
                                                                sind. Angetrieben wird die jeweilige Rotorwelle   Konzepten, die jedoch bei schwierigen Anwen-
                                                                meistens über einen elektromechanischen An-       dungen einige Schwächen aufweisen. Warum?
                                      Johannes Oswald           trieb, bestehend aus einem Asynchron-Dreh-        In dem zu zerkleinernden Material befinden
                                      ist Geschäftsführer von   strommotor, einer Turbokupplung und einem         sich immer wieder Stoffe, die sehr schwer oder
                                      Oswald Elektromotoren
                                      in Miltenberg             Riementrieb oder Gelenkwelle und einem Ge-        gar nicht zu zerkleinern sind. So lässt sich bei-
                                      T +49/9371/97190          triebe. Die größeren Antriebe im Drehmoment-      spielsweise Gewerbemüll von der Grundsub-
                                      oswald@oswald.de          bereich zwischen etwa 40.000 und 100.000 Nm       stanz her relativ leicht zerkleinern, es wäre also

                                                                                                                                      A&D Februar 2006 | www.AuD24.net
                                                                                                                                                                25




Oswald-Torque-Antrieb mit 15.000 Nm Spitzenmoment                             Schnittbild Torque-Motor




ein kleiner Antrieb ausreichend. Allerdings fin-    führen solche Situationen beispielsweise zu          über die Lektüre von Fachzeitschriften auf den
den sich im Gewerbemüll immer wieder schwie-        Verformungen der Antriebswelle, Getriebebruch        Torque-Motor aufmerksam. Verschiedene Her-
rige Stoffe wie zähelastische Schnüre, Netze, Big   und anderen Schäden.                                 steller hatten ihre Torque-Motoren insbesondere
Bags etc. Um diese Materialien zerkleinern zu           Im Laufe der Zeit wurden deshalb die             mit den Vorteilen wie hohes Drehmoment, ho-
können, muss ein entsprechend größerer An-          Maschinen und Antriebskonzepte immer wei-            hes Anlaufmoment und getriebelose Lösung bei
trieb eingesetzt werden. Trotzdem können diese      ter entwickelt, um solche Schäden weitgehend         relativ niedrigen Drehzahlen beworben. Eigen-
schwierigen Materialien den Rotor zur Blockade      auszuschließen. So wurden beispielsweise im          schaften wie kompakte Bauweise, robuste Aus-
bringen. Es wirkt dann eine in der Maschinen-       Antriebsstrang Turbokupplungen, Rutsch-              führung, wartungs-, verschleiß- und spielfreie
steuerung eingebaute Reversierautomatik. Sie        kupplungen, Schaltkupplungen, abschaltbare           Lösungen kamen den Vecoplan-Entwicklern
lässt den Rotor mehrmals vor- und zurücklau-        Drehmomentstützen und andere mechanische             ebenso entgegen wie der geräuscharme Lauf.
fen, bis die Problemteile aufgelöst und zerklei-    Sicherungen eingebaut und mit elektrischen                Nach ersten Kontakten mit möglichen Liefe-
nert sind. Danach läuft die Maschine im Nor-        Überwachungselementen kombiniert. Diese              ranten stellte sich heraus, dass für den Drehmo-
malbetrieb weiter.                                  Lösungen sind nicht billig, sie sind wartungs-       mentbereich bis etwa 15.000 Nm und für Zer-
                                                    intensiv und benötigen einen entsprechend            kleinerungsmaschinen „standardmäßig“ noch
                                                    großen Einbauraum.                                   keine Motoren in der erforderlichen Baugröße
Starke Antriebsbelastung                                                                                 erhältlich waren. Vecoplan suchte folglich einen
                                                                                                         Motorenlieferant, mit dem man gemeinsam ein
Dieses so genannte Freifahren belastet die An-      Alternative: Torque-Motor                            solches Projekt abwickeln konnte. Versuche in
triebskomponenten stark. Es entstehen außer-                                                             der Vergangenheit, mit bekannten großen Her-
dem unliebsame Stromspitzen, die insbesondere       Auf der Suche nach einer Lösung der genannten        stellern solche Aufgaben zu lösen, waren mehr-
bei großen Antrieben mit etwa 200 kW ein Pro-       Probleme wurden die Entwickler von Vecoplan          fach fehlgeschlagen. Entweder hatte man für >
blem beim Netzanschluss darstellen und den
Stromtarif erhöhen. Die Reversiervorgänge sind
außerdem recht langsam, weil die schnell dre-
henden Antriebselemente erst beschleunigt und
dann wieder abgebremst werden müssen. Dies
verringert den Anlagendurchsatz.
    Sobald sich nicht nur zähelastische Stoffe,
sondern massive, unzerkleinerbare Störstoffe
wie Baustahlplatten, Maschinen- oder PKW-
Teile im Aufgabematerial befinden, kommt der
Rotor abrupt zum Stillstand. Diese Situation be-
lastet die Antriebskomponenten sehr stark, weil
die schnell drehenden Antriebsteile wie Elektro-
motor, Riemenscheiben, Turbokupplung und
Radsätze im Getriebe schlagartig abgebremst
werden müssen. Wenn in der Maschine keine
besonderen Schutzeinrichtungen installiert sind,

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                                                                     fmv-medien.indd 1                                                      27.01.2006 10:45:07 Uhr
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     Das Motorgehäuse ist für Wasserkühlung vorbereitet                                Das maximale Moment dieses Motors (nicht in der Vecoplan-Maschine eingesetzt)
                                                                                       beträgt 14.720 Nm, die maximale Drehzahl 420 min-¹




     diese Anforderung keinen Markt gesehen oder             kungsgrad und Wirkleistungsfaktor. Dies hat              Firma KEB Antriebstechnik, Karl E. Brinkmann
     den Ansprechpartnern fehlte es an Fach- oder            zur Folge, dass der Bemessungsstrom niedrig ist          GmbH in Barntrup. Von dort kam der Umrich-
     Entscheidungskompetenz. Anders die Verkaufs-            und somit die zu installierende Umrichterleis-           ter zur Steuerung bzw. Regelung des Torque-Mo-
     ingenieure der Oswald Elektromotoren GmbH:              tung entsprechend klein gewählt werden kann.             tors. Ergebnis des KEB-Engagements war, dass
     Die Verantwortlichen des Miltenberger Unter-                                                                     nicht nur die gestellten Anforderungen erfüllt,
     nehmens zeigten von Anfang an großes Interesse                                                                   sondern darüber hinaus bedeutende Effekte er-
     und setzten sich engagiert mit der Antriebspro-         Durchsatzsteigerung bis zu 80 Prozent                    zielt wurden. So ermöglichte der KEB-gesteuerte
     blematik der Zerkleinerer und den sich daraus                                                                    Torque-Motor viel dynamischere Reversiervor-
     ergebenden Anforderungen auseinander.                   Mit der Möglichkeit, den Rotor zur Hohlwelle             gänge, die jetzt nur noch einen Bruchteil der Zeit
         Die Kombination hochpoliger Synchron-               auszuformen, lässt sich durch den damit ver-             im Vergleich zur früheren Lösung mit Dreh-
     technik (16 bis 32 Pole) mit optimierter Was-           bundenen Wegfall „toter“ Massen ein leichtes,            strom-Asynchronmotor plus Getriebe benötigen.
     serkühlung ermöglicht es, kompakte Motoren              trägheitsarmes Antriebselement konstruieren.             Die Durchsatzleistung der Maschinen wurde um
     mit Nennmomenten von über 30.000 Nm zu                  Gleichzeitig bietet die Hohlwelle mit bis zu 900         etwa 50 Prozent, in einigen Fällen bis 80 Prozent
     verwirklichen. Die Spitzenmomente der Os-               mm Durchmesser völlig neue Gestaltungsmög-               erhöht. Die Stromspitzen sind begrenzbar, wovon
     wald-Torque-Motoren können den zweifachen               lichkeiten. Der Oswald-Torque-Motor kann op-             vor allen Dingen die Betreiber solcher Maschinen
     Nennwert übersteigen, was bei der Anwen-                timal an die Arbeitsmaschine angepasst werden,           profitieren. Der Stromverbrauch, bezogen auf die
     dung in Zerkleinerungsanlagen sehr vorteil-             was zu neuer Funktionalität ohne Mehraufwand             durchgesetzte Materialmenge, hat sich bei dieser
     haft ist. Von Vorteil ist hier auch der niedrige        führt. Der Wegfall des Getriebes reduziert zudem         Anwendung um etwa 30 Prozent, in einigen Fällen
     Drehzahlbereich von 0 bis 1.000 min-1. Der Ein-         die Fremdmassen und die Zahl der Bauteile. Die           um bis zu 60 Prozent reduziert. Alleine dadurch
     satz moderner Hochenergiemagnete und die                konstruktiv bedingte weitgehende Verschleiß-             können Betreiber einer einzelnen Maschine
     Verwendung aufwendiger Wicklungssysteme                 freiheit wird durch auf Lebensdauer geschmierte          Stromeinsparungen bis zu 15.000 Euro pro Jahr
     sorgen außerdem für einen sehr guten Wir-               Lager zusätzlich sichergestellt. Da die Torque-          erzielen.
                                                             Motoren kurz bauen, wird ein verdrehsteifes
                                                             System ermöglicht. Die Folge ist eine hochdyna-
                                                             mische Antriebslösung, wie sie auch auf Prüfstän-        Fazit
      Der Anwender                                           den und in der Kunststoffbranche Einsatz findet.
      Seit der Gründung im Jahr 1969 ist Vecoplan Spezia-
                                                                 Der Betrieb auch unter rauen Umgebungs-              Störstoffe können dem Antrieb nichts mehr an-
      list für Zerkleinerungsmaschinen. Aus kleinen Anfän-   bedingungen ist dank der hohen Schutzart IP54            haben, weil über das Magnetfeld zwischen Läufer
      gen heraus stieg das Unternehmen rasch zu einem        kein Problem. Oswald-Torque-Motoren sind in              und Gehäuse keine formschlüssige mechanische
      national und international führenden und erfolgrei-    vielen Anwendungen zu Hause; dieses Antriebs-            Verbindung besteht und in den Torque-Antrieb
      chen Maschinenbauunternehmen auf. Heute bietet         Konzept ist individuell auf die jeweilige Nutzung        folglich keine Schläge übertragen werden. Die
      Vecoplan mit Stammsitz in Bad Marienberg Lösun-
      gen zur Zerkleinerung, Sortierung, Aufbereitung und
                                                             auslegbar und eignet sich damit für die Anwen-           Zerkleinerungsmaschine in Verbindung mit
      Lagerung von Abfall- und Wertstoffen. Den ursprüng-    dung weit über die Zerkleinerungstechnik hinaus.         dem Antriebskonzept hat sich Vecoplan patent-
      lichen Bereich des Holz-Recyclings ergänzen heute      Dass sich der Einsatz von Torque-Motoren für die         rechtlich schützen lassen. Der Anlagenhersteller
      auch Anlagen für das Recycling von Kunststoffen,       Anlagenbetreiber im wahrsten Sinn des Wortes             hofft, dass sich mit steigender Stückzahl die Prei-
      Papier, Elektronikschrott und weiteren Spezialanwen-   schnell auszahlt, liegt bei vielen Anwendungen an        se noch attraktiver entwickeln.                  n
      dungen wie Daten-/Aktenvernichtung. In den letzten
      Jahren kam die Sparte Haus- und Gewerbemüllauf-
                                                             der möglichen Energiekostenersparnis.
                                                                                                                                     Weiterführende Infos auf www.AuD24.net
      bereitung hinzu.                                       Dritter Partner bei der neuen Antriebslösung für
                                                             die Vecoplan-Zerkleinerungsmaschinen war die                              more @ click AD026201

                                                                                                                                             A&D Februar 2006 | www.AuD24.net

				
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