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Mischer

Erfolgsfaktoren bei Planung, Installation und Betrieb von Mischern

| Redakteur: Jörg Kempf

Hochwertige Mischer arbeiten in vielen Branchen und Verfahren – und das idealerweise viele Jahre lang. Allerdings nur unter bestimmten Voraussetzungen. Dabei reicht für einen optimalen, reibungslosen Betrieb die Beachtung einiger weniger, aber zentraler Punkte aus. Umso mehr lohnt es sich, diese zu kennen und eventuelle Störungen so von vornherein auszuschließen.

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Individuell geplante und gefertigte Maschinen – im Bild spezielle Mischwerkzeuge – sind das Ergebnis einer Fülle von Optimierungen. (Bild: Bilder: Lödige)
Individuell geplante und gefertigte Maschinen – im Bild spezielle Mischwerkzeuge – sind das Ergebnis einer Fülle von Optimierungen. (Bild: Bilder: Lödige)

Der Mischer läuft zuverlässig, die Mischergebnisse sind dauerhaft einwandfrei. Gerade weil diese Situation in vielen Produktionshallen Alltag ist, machen sich Betreiber und Hersteller keine Gedanken darüber, wie viel bis dahin schon gelungen ist. Denn an jedem Punkt der Prozesskette sind Entscheidungen zu treffen: von der ersten Idee über Planung und Installation bis hin zu Betrieb und späteren Anpassungen.

Das bedeutet aber auch, dass jede einzelne Phase volle Aufmerksamkeit verlangt. Vermeidbare Fehler passieren so erst gar nicht. Unvorhersehbare Effekte und Situationen lassen sich leichter beherrschen und korrigieren. Tritt dennoch einmal ein Defizit zu Tage, zählt vor allem der so genannte Zeitpunkt-Faktor. Das heißt: Je früher ein Fehler erkannt wird, desto leichter die Mängelbeseitigung.

Erfolgsfaktoren in der Entwicklungsphase

Zu Beginn der Entwicklungsphase steht zunächst das Mischgut im Mittelpunkt. Wichtig sind korrekte und umfassende Informationen zum Produkt. So können – wie etwa beim Alltagsbeispiel Zucker – auch chemisch identische Stoffe ganz unterschiedliche Oberflächen und Porositäten aufweisen. Selbst kleinste Abweichungen vom ursprünglich spezifizierten Produkt können sich beim späteren Scale up addieren. Verklebungen wären eine mögliche Folge, eine andere die Schädigung der Gleitringdichtung durch unerwartet kleine Partikel.

Entsprechend muss die Entwicklung genau mit dem definierten Produkt erfolgen. Ausführliche Tests, am besten mit mehreren alternativen Mischsystemen, sind hierbei unerlässlich. Kompetente Hersteller verfügen dafür über ein eigenes Technikum. In der Testphase werden alle grundlegenden Konstruktionsdetails festgelegt. Mit Abschluss der Tests sind bereits wesentliche Grundlagen für einen späteren erfolgreichen Betrieb des Mischers gelegt. Individuell geplante und gefertigte Maschinen – wie sie auch Lödige anbietet – sind also das Ergebnis einer Fülle von Optimierungen. Standard-Lösungen bieten diese Möglichkeiten dagegen nicht.

Erfolgsfaktoren bei der Anlagenplanung

Ein Mischer arbeitet niemals autonom, sondern eingebunden in Produktionsanlagen und -prozesse. Äußere Faktoren spielen deshalb eine entscheidende Rolle für das perfekte Funktionieren der Maschine. Übergabe- und Schnittstellen sollten deshalb detailliert festgelegt werden, am besten in Form eines Lasten- und Pflichtenheftes.

Die größte relevante Einheit ist das Gebäude, in dem sie sich befindet. Entscheidend ist dabei z.B., wie sich bereits vorhandene Infrastrukturen wie Wasseranschlüsse, Zuleitungsrohre und Energieversorgung nutzen lassen. Dabei gilt es auch, eventuelle Druckverluste im Leitungssystem zu beachten. Die Stutzen an der Maschine können dann genau der jeweiligen Situation entsprechend gesetzt werden. Bei der Auslegung von Statik und Stahlkonstruktionen ist zu beachten, dass ein Mischer mit seinem charakteristischen Bewegungsprofil Schwingungsresonanzen hervorrufen kann. Hier zählt also nicht nur das eigentliche Gewicht.

Doch nicht nur auf das Gebäude, auch auf die verfahrenstechnische Anlage und die entsprechenden Produktionsprozesse muss der Mischer abgestimmt werden. Eine optimierte Beschickung z.B. ermöglicht mehr Mischzyklen pro Stunde. Die Auslegung der Steuerung richtet sich danach, wie vielfältig der Mischprozess angelegt ist. Eine solche Entscheidung ist immer auch eine Zukunftsentscheidung: Denn auf der einen Seite möchte man die für die aktuelle Anwendung optimale Lösung. Auf der anderen Seite kann es auch empfehlenswert sein, Maschine und Steuerung für künftige Veränderungen bei Produkten und Prozessen relativ flexibel auszulegen.

Erfolgsfaktoren bei der Installation

Auch bei der Installation zahlt sich die akkurate Beachtung von Details aus. Wichtig ist beispielsweise die Verwendung korrekter Zuführungsleitungen. Sich verjüngende Rohre etwa sind für feuchte oder klebende Produkte ungeeignet. Und auch bei Entlüftung und Staubabsaugung ist die korrekte Auslegung essentiell, um etwa ein Einsaugen von Kleinpartikeln auszuschließen.

Idealerweise werden Mischer und Antrieb bereits vom Hersteller auf einem gemeinsamen Grundrahmen montiert und geliefert. Ist dies nicht der Fall – etwa bei sehr langen Lieferwegen oder bei Montage des Grundrahmens vor Ort –, ist bei der Installation besondere Aufmerksamkeit gefragt. Für das perfekte Zusammenspiel aller Komponenten ist außerdem ein ausreichend stabiler Stahl-Unterbau sicherzustellen. Für die reibungsfreie Installation und Inbetriebnahme bedarf es erfahrenen Personals an Monteuren und Verfahrensingenieuren auf Seiten der Mischerlieferanten.

Erfolgsfaktoren im laufenden Betrieb

Sind nach Abschluss der Installation alle Voraussetzungen für einen optimalen Betrieb des Mischers erfüllt, kann der Produktionsbetrieb beginnen. In dieser Phase geben sich viele Anwender mit dem erreichten Ergebnis zufrieden. Vielleicht zu schnell, denn durch verfahrenstechnische Anpassungen lässt sich der Produktionsprozess rund um den Mischer oft noch wesentlich verbessern: Zugabezeiten von Flüssigkeit und variable Nachmischzeiten sind hier entscheidende Parameter. So kann eine langsame Prozessführung mit allmählicher Zugabe und kurzer Nachmischzeit in derselben Zeit zu einem besseren Mischergebnis führen als eine schnelle Zugabe mit langer Nachmischzeit. Bei der Granulation bringt eine niedrigere Drehzahl in der Regel die exakteren Werte. Besondere Anforderungen stellen in diesem Zusammenhang Änderungen in der Produktion: So kann schon ein einziger veränderter Rohstoff eine Neu-Anpassung von Zugabereihenfolge, Drehzahl oder Mischzeit erfordern. In dieser Phase ist eine partnerschaftliche Kommunikation zwischen Betreiber und Lieferant wichtig.

Ein weiterer Erfolgsfaktor ist die Organisation rund um den Mischprozess: Dazu zählen exakt dosierte Füllmengen genauso wie regelmäßige Wartungs- und Reinigungsintervalle. Gut geschulte Mitarbeiter erkennen eventuelle Prozess-Abweichungen und können damit frühzeitig reagieren. Etwaige Fehlchargen lassen sich so zuverlässig ausschließen.

Lösungen bei nicht vorhersehbaren Effekten

Doch selbst wenn alle Erfolgsfaktoren gegeben sind, kann es in Ausnahmesituationen zu nicht vorhersehbaren Effekten kommen. Meist sind die Ursachen für scheinbar unerklärliche Abweichungen im Produktionsprozess minimal. Deshalb sind hier Spezialisten gefragt: Mit ihrer Erfahrung analysieren sie Maschine und Umfeld, bis eine Lösung gefunden ist. Wie zwei Beispiele zeigen, muss diese Lösung nicht kompliziert und vor allem nicht teuer sein:

  • Im ersten Beispiel arbeitete ein großer Mischer für Spezialsalze über weite Strecken völlig problemlos. Zum Routine-Ablauf gehört, dass das Mischwerkzeug zwischen Mischprozess und Entleerung noch einige Minuten stehen bleibt. In dieser Zeit werden Proben zur Qualitätskontrolle entnommen. Der Antrieb war so stark ausgelegt, dass das Wiederanfahren auch bei voller Beladung gut möglich ist. In unregelmäßig wiederkehrenden Einzelfällen war das Losbrechmoment jedoch – bei gleichem Produkt und Gewicht – offensichtlich nicht ausreichend. Die Überprüfung aller Gegebenheiten zeigte folgendes Bild: Immer wenn schwere Ladefahrzeuge den stillstehenden Mischer passierten, rüttelte sich das Mischgut durch die dadurch verursachten Vibrationen fest. Die wirkungsvolle Abhilfe bestand darin, den Ladeverkehr in der Nähe des Mischers für die kurze Zeit der Probenentnahme zu unterbinden. Das Know-how hinter dieser effizient-einfachen Idee ermöglichte eine Lösung zum Nulltarif.
  • Das zweite Beispiel betrifft die Umstellung eines bestehenden Mischers auf ein neues Produkt. Ein wesentlicher Bestandteil des neuen Mischgutes war eine sehr teure Kleinstkomponente. Obwohl der Mischer bereits jahrelang erfolgreich im Einsatz war, reduzierte sich der Anteil dieser Kleinstkomponenten nun reproduzierbar in jeder einzelnen Charge. Nachdem Entlüftung und Dichtung den speziellen Anforderungen entsprachen, stieß man auf eine geringe elektrostatische Aufladung der Maschinen als Ursache. Angesichts der außergewöhnlich kleinen Partikel machte sich selbst dieser minimale Effekt spürbar bemerkbar. Mit der Erdung der Anlage ließ sich die Störung jedoch dauerhaft beheben. Auch in diesem Beispiel ersetzte praxisnahes Expertenwissen hohe – und letztlich unnötige – Investitionen.

Fazit: „Kleine Ursache, große Wirkung“ – an jedem Punkt der Prozesskette sorgen verschiedene Erfolgsfaktoren dafür, dass hochwertige Mischer ihr Potenzial auch wirklich voll entfalten können. Ihre konsequente Berücksichtigung stellt darüber hinaus sicher, dass eventuelle Schwachpunkte frühzeitig erkannt und rechtzeitig behoben werden können.

* Der Autor ist Mitarbeiter der Gebr. Lödige Maschinenbau GmbH, Paderborn.Kontakt: +49 (0) 52 51 / 3 09 - 0

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