MANCHESTER, Großbritannien — M & I Materials Ltd. verzeichnete einen Anstieg des Durchsatzes eines von ihr hergestellten Schmiermittels für elektrische Transformatoren um bis zu 194 %, was in erster Linie auf die Installation eines Big-Bag-Entleerers und eines flexiblen Schneckenfördersystems von Flexicon Europe, Ltd., Herne, Kent, Großbritannien, zurückzuführen ist.
Vor der Installation betrug der Durchsatz des Schmiermittels MIDEL 7131 durchschnittlich 16 bis 20 Tonnen (35.264 bis 44.080 lb.) pro Woche. Die aktuelle Produktion liegt bei 47 Tonnen (103.588 lb.) pro Woche. Die Produktivitätssteigerung und die damit verbundenen Vorteile wie verbesserte Arbeitssicherheit, höhere Produktqualität und größere Rentabilität waren das Ergebnis von zwei Installationen und einer Werksverlagerung. M & I verdoppelte die Produktion des MIDEL-Schmiermittels mit der ersten Installation von Flexicon-Anlagen in seinem ehemaligen Werk in Old Trafford, Großbritannien, und verdreifachte den Durchsatz nach dem Umzug nach Manchester und der Einführung eines größeren Prozessreaktors praktisch.
M & I Materials stellt Industrieöle, Schmierfette und Produkte für die Pulvermetallurgie her. MIDEL 7131, eine halogenfreie Flüssigkeit auf Basis synthetischer Ester, ist eines der bekanntesten Produkte des Unternehmens. Die Nachfrage nach diesem Schmiermittel steigt aufgrund seiner hohen Isolierleistung sowie seiner biologischen Abbaubarkeit und seiner ungiftigen Zusammensetzung, wodurch es sich für den Einsatz in umweltsensiblen Anwendungen eignet und die Entsorgung erleichtert.
Manuelle Materialhandhabung beeinträchtigt den Durchsatz
Bei der Herstellung des MIDEL-Schmiermittels wird der Rohstoff – Monopentaerythritolester, auch „Penta“ genannt – unter Hitze und Druck in einem Reaktor mit verschiedenen Säuren vermischt. Der Rohstoff wurde in 25-kg-Säcken (55 lb) an M & I geliefert, dort auf einem Zwischengeschoss gelagert, manuell ausgewählt und 5 Meter (16,5 ft) zu einem von zwei Prozessreaktoren transportiert. Dort wurden die Säcke von den Mitarbeitern aufgeschlitzt und flossen durch Schwerkraft über eine Luke in einen Vormisch-Chargentank, der bereits mit Säuren befüllt war. Für jede Charge wurden 225 kg (495 lb) Penta benötigt. Nach dem Einfüllen einer Charge in einen der beiden Reaktoren mit einer Kapazität von 1 Tonne (2204 lb) dauerte der Verarbeitungsvorgang neun Stunden.
Das Verfahrenskonzept wies Nachteile auf. Die Verwendung von 25-kg-Säcken hinderte M & I daran, durch den Einkauf von Penta in Großmengen Skaleneffekte zu erzielen. Beim Öffnen und Einfüllen des Rohmaterials ging ein Teil des Produkts verloren. Durch Feuchtigkeitsverunreinigungen verfestigte sich ein Teil des Penta zu Klumpen, was die Entnahme beeinträchtigte und die Prozessanlagen beschädigen konnte. Die manuelle Handhabung barg Verletzungsrisiken für die Mitarbeiter; zudem bestanden Gefahren durch Einatmen, obwohl das Anlagenpersonal über Schutzausrüstung verfügte und am Reaktor eine Absaugvorrichtung zur Staubbindung installiert war. Die leeren Penta-Säcke verursachten darüber hinaus Kosten für die Abfallentsorgung. Mit steigender Nachfrage nach dem Produkt wuchs auch der Bedarf an einer Lösung zur Steigerung der Produktivität und der Arbeitssicherheit.
Flexicon (Europe) Ltd. arbeitete mit den Ingenieuren von M & I zusammen, um ein Entleerungs- und Fördersystem für Schüttgutsäcke zu entwerfen, zu installieren und in Betrieb zu nehmen, wodurch sich die Produktionsleistung im Werk Old Trafford auf 32 Tonnen (70.528 lb.) pro Woche verdoppelte. Das System wurde für den Umschlag von 1-Tonnen-Ladungen Penta konzipiert, die in Schüttgutbehältern (auch als Flexible Intermediate Bulk Container oder FIBCs bekannt) angeliefert werden. M & I konnte somit die 25-kg-Säcke durch den kostengünstigeren Einkauf von jeweils 20 Schüttgutbehältern ersetzen.
Das System besteht aus einem 4 Meter hohen (13,2 ft.) Big-Bag-Rahmen, der mit einem motorisierten Hubwerk und einem Laufkatzenwagen ausgestattet ist und auf Wägezellen montiert ist, um eine präzise Dosierung nach Gewichtsverlust zu gewährleisten; einem 200-Liter-Trichter (7 Kubikfuß) mit mechanischen Rührwerken, die für einen gleichmäßigen Materialfluss in den Einlauf des Förderers sorgen; einen 4 Meter langen (13,2 ft.) flexiblen Schneckenförderer mit einem Hochleistungs-Polymerrohr, angetrieben durch einen 2,2-kW-Getriebeantrieb; einen Auslass-Übergangsadapter, der das Material in einen Vormisch-Chargentank leitet; sowie ein Bedienfeld.
Das Beladen beginnt damit, dass ein Gabelstapler einen Großbehälter mit Penta zum Bereitstellungsbereich befördert. Der Schüttgutsack wird an allen vier Ecken an einer Hebevorrichtung befestigt und mithilfe der integrierten motorisierten Hebevorrichtung und des Laufwagens im Schüttgutsackrahmen über dem Trichter positioniert. Durch eine Tür in der Rutsche zwischen Rahmen und Trichter zieht ein Mitarbeiter den Materialauslass an der Unterseite des Schüttgutsacks durch ein Irisventil, das sich anschließend schließt, um ein Verschütten zu verhindern, während die Entleerungsbänder des Behälters geöffnet werden. Das Irisventil wird in der Regel vollständig geöffnet, um eine vollständige Entleerung des Penta in den Trichter zu ermöglichen. Das Ventil kann jedoch in unterschiedlichem Maße geöffnet werden, um den Materialfluss zu regulieren. Sobald sich das Penta im Trichter befindet, wird es durch Schwerkraft auf das Förderband geleitet, das es in einem Winkel von 45 Grad in den Vormisch-Dosiertank befördert. Die Wägezellen des Systems ermöglichen eine genaue Verwiegung des Penta, während das Material in den Dosiertank entleert wird.
Das Schüttgutfördersystem trug dazu bei, die Kapazität zu steigern und die Kosten zu senken
Dank der höheren Schüttgutkapazität der Flexicon-Anlagen konnten im Vormischbehälter bis zu vier Chargen à 225 kg (495 lb) mit Säuren gemischt werden, was zu einer Steigerung der Produktion führte. Die Ingenieure von M & I installierten außerdem einen Säureauswaschbehälter neben dem Vormischbehälter. Der Säureauswaschbehälter entfernte überschüssige Säuren durch Veresterung aus der Charge. Zuvor erfolgte dies in den Reaktoren. Der Vormischbehälter und der Säureauswaschbehälter wurden mit einem gemeinsamen Wärmetauschersystem ausgestattet, wodurch die Prozesszeit von 9 auf 5 Stunden verkürzt und die Menge des mischbaren Materials weiter erhöht wurde. Nach der Veresterung wurde die Mischung in einen der beiden Reaktoren überführt.
Als M & I sein Werk nach Manchester verlegte, musste das Flexicon-Entleerungs- und Fördersystem für Schüttgutsäcke geringfügig angepasst werden, da sich die Ingenieure des Unternehmens für einen einzigen 5-Tonnen-Reaktor (11.020 lb.) anstelle der 1-Tonnen-Reaktoren in Old Trafford entschieden hatten. Dadurch entfiel die Notwendigkeit eines Vormischbehälters, da der Reaktor Prozesschargen von 900 kg aufnehmen konnte. (1.980 lb.) Der neue Reaktor kann alle 12 Stunden 4,5 Tonnen (9.918 lb.) verarbeiten, was 47 Tonnen pro Arbeitswoche entspricht. Um den Materialbedarf des neuen Reaktors zu decken, musste Flexicon lediglich die Höhe des Entleerungsrahmens für Schüttgutsäcke von 4 m auf 6 m (19,8 ft.) erhöhen und das Förderband um 2 m (6,6 ft.) verlängern.