Differentialdosierer: Wie Sie Ihr perfektes Produkt erzeugen

Differentialdosierer sind gravimetrische Dosierer, die das Schüttgut direkt wiegen, um eine voreingestellte Dosierleistung zu erreichen und konstant zu halten.

Die Dosierleistung wird in Gewichtseinheiten pro Zeiteinheit gemessen (z.B. kg/h) und vom Bediener als Sollwert in der Steuerung programmiert. Der konstante Austrag des Schüttguts aus dem Trichter wird erreicht, indem der Trichter mitsamt dem Schüttgut kontinuierlich gewogen und die Dosiergeschwindigkeit entsprechend angepasst wird. Die Regulierung erfolgt also anhand des Vergleichs der tatsächlichen Gewichtsabnahmerate mit dem gewünschten Sollwert. Die Steuerung kompensiert somit Schwankungen der Fließeigenschaften und der Schüttdichte des Materials, womit eine sehr hohe Dosiergenauigkeit erreicht wird.

Coperion K-Tron bietet optimale Differentialdosiersysteme, die ein integriertes, hochauflösendes Wiegesystem beinhalten. Sie bieten eine hohe Dynamik und tragen weiteren wichtigen Punkten Rechnung, welche die Dosierleistung beeinflussen:

1. Optimierung der Schneckenfüllung und des Materialflusses in Dosierertrichtern

Werden für die Dosierung von kohäsivem Material Einzelschneckendosierer eingesetzt, wird das Material oft von den Schneckengängen weggeschleudert. Es bauen sich kontinuierlich Ablagerungen im Auslaufrohr auf, die schließlich zu einem unregelmässigen Dosiereraustrag führen. Abhilfe können hier gleichläufige Doppelschnecken schaffen, die aufgrund ihres gegenseitigen „Reinigungs“-Effekts auch für die Dosierung stark klebender Pulver ideal sind. Die Materialförderung wird so verbessert und Ablagerungen werden minimiert oder sogar verhindert.

Zusätzlich stehen verschiedene Schneckenformen zur Auswahl. Verstärkt sich die Kohäsion eines Pulvers z.B. aufgrund eines höheren Feuchtigkeitsgehalts oder Fettanteils, so kann eine Doppelschnecke mit feiner Steigung einen Extrudier- oder Quetscheffekt erzeugen, der mehr Feuchtigkeit freisetzt und so zu Materialablagerungen führt. Hier kann eine Vollblattschnecke mit größerem freiem Schneckenvolumen besser geeignet sein.

Es können Fließhilfen im oder am Dosierertrichter angebracht werden, um sicher zu stellen, dass das Schüttgut so gleichmäßig wie möglich in das Dosiergerät fließt.

Fließhilfen sind:
- Mechanische Trichterrührwerke, welche das Schüttgut umrühren und ggf. im Material gebildete Brücken und Hohlräume auflösen.
- Integrierte Vibrationstechnologien wie die innovative Coperion K-Tron ActiFlow-Fließhilfe, die mit einem externen Antrieb mit variabler Frequenz und Amplitude Vibrationen auf die Trichterwand überträgt.

2. Gewichtsausgleich und Schutz vor Erschütterungen

Da die Gewichtsmessung die Basis für die Genauigkeit der Dosierleistung ist, müssen Dosierer und Wägeeinheit vor den Einflüssen externer Krafteinwirkung, Reibung, Vibrationen oder Erschütterungen geschützt werden. Dazu werden Verbindungen zu anderen Systemteilen, z.B. am Ein- oder Auslauf, flexibel ausgeführt. Der Dosierer muss stabil und auf Schwingungsdämpfern montiert sein und vor starken Luftzügen geschützt. Moderne Lastzellen und Steueralgorithmen, wie diejenigen von Coperation K-Tron, messen das Gewicht und wenden fortschrittliche digitale Filter-Algorithmen an, um die für ein Werk typischen Vibrationen aus den Messdaten zu eliminieren.

3. Druckkompensation

Dosiert ein Differentialdosierer Schüttgut in eine Umgebung mit variierendem Druck, wie im Fall einer Druck- oder Vakuumförderlinie, kann ein Druckimpuls einen Dosierleistungsfehler generieren. Ein solcher Druckimpuls wirkt aufwärts auf den Dosierer-Auslauf und hebt den Dosierer leicht an, so dass die Gewichtsmessung in diesem Moment weniger Gewicht registriert. Die Steuerung interpretiert den Messwert als zu viel ausgetragenes Material und drosselt die Dosierergeschwindigkeit, womit die tatsächliche Dosierrate zu tief liegt. Im Gegensatz dazu kann ein ständig anstehender Überdruck im Trichter ebenfalls die gemessene Gewichtsabnahme beeinflussen, da die Steuerung die Werte als höheres Gewicht und damit zu wenig ausgetragenes Material interpretiert und die Dosiergeschwindigkeit erhöht, womit tatsächlich zu viel Material ausgetragen wird. Die innovative elektronische Druckkompensation EPC (Electronic Pressure Compensation) von Coperion K-Tron erkennt Druckschwankungen im Dosierer und passt automatisch das Gewichtssignal an. Die Kompensation der Druckschwankungen ermöglicht es der Steuerung, die Dosierleistung korrekt zu regulieren.

Fazit

Die korrekte Installation, eine ideale Wägekonfiguration und die richtige Wahl von Dosierersteuerung und Instrumentierung können eine Vielzahl von Prozessproblemen bereits im Vorfeld abwenden. Um eine optimale Systemleistung zu erzielen, muss die Bedeutung dieser Einflüsse erkannt werden. Die oben ausgeführten Optimierungsstrategien erhöhen das Leistungsvermögen einer Differentialdosierung. Eine größere Dosiergenauigkeit bedeutet eine höhere Kapitalrendite und führt, ebenso wie die Leistungsoptimierung, zu einer Verbesserung der Profitabilität des Gesamtprozesses und zu einer Qualitätssteigerung.