Anwendungen
Im Extrusionsprozess von Polymeren – sei es für Folien, Rohre, Profile oder Compounds – ist es von entscheidender Bedeutung , Verunreinigungen wie Feststoffpartikel und nicht geschmolzene Reste oder Kontaminanten aus der Schmelze zu entfernen, bevor diese die Extrusionsdüse erreicht.
Der Filterwechsler fungiert als Filtervorrichtung zwischen Extruder und Werkzeug, schützt den nachgeschalteten Bereich und gewährleistet eine konstante Qualität des extrudierten Materials.
Bedürfnisse:
Automatisierung für automatische Siebwechsler
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Temperaturregelung
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Überwachung des Drucks des geschmolzenen Polymers
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Überwachung des hydraulischen Drucks
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Bedürfnis:
Automatisierung für automatische Siebwechsler
Automatische Filterwechselsysteme erfordern einen ständigen Ausgleich zwischen voneinander abhängigen Variablen, wie dem Druck des geschmolzenen Polymers vor und nach dem Filter sowie der Synchronisation mit dem Hauptextruder. Das Steuerungssystem muss schnell auf Temperatur- oder Druckänderungen reagieren, integrierte Diagnosefunktionen bereitstellen und Materialwechsel unterstützen – und damit einen stabilen und kontinuierlichen Prozess gewährleisten.
Lösung:
G-Mation ist die Plattform für die vollständige, synchrone und integrierte Steuerung des Extrusionsprozesses und der Prozesshilfsmittel. Das Herzstück bildet die CPU G-Mation P6, ergänzt durch G3-Remote-Module mit EtherCAT-Kommunikation. Die Temperaturregelung erfolgt über integrierte PID-Regler; ebenso die Verwaltung der Antriebe. Die Benutzeroberfläche wird über einen integrierten Webserver verwaltet und auf den Browser-Panels G-Mation W55 visualisiert, die die Darstellung von individuell anpassbaren Dashboards ermöglichen.
Hauptmerkmale:
- Vorgefertigte, anpassbare Applikations-Templates;
- Docker-Technologie zur Installation von Apps wie IoT-Dashboards, Predictive Maintenance oder zur Integration mit MES- und ERP-Systemen;
- Offene Architektur, vorbereitet für Edge-Computing.
Bedürfnis:
Temperaturregelung
Ein stabiles rheologisches Verhalten und konstante Abmessungen des Extrudats setzen eine präzise Temperaturregelung voraus.
Deshalb dürfen nachgelagerte Systeme die im Extruder erzielten Materialeigenschaften nicht beeinträchtigen. Der Filterwechsler muss daher thermische Stabilität gewährleisten, um mögliche Fehler wie Oberflächeninstabilitäten, Schwankungen der Wandstärke oder Beeinträchtigungen der optischen Qualität zu vermeiden
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Die Gefran-Technologie für die Temperaturregelung basiert auf Halbleiterrelais, PID-Reglern und Thermoelementen:
- Jedes Heizelement wird im geschlossenen Regelkreis per PID gesteuert, entweder durch den im PLC integrierten Regler oder über dedizierte Controller wie den 1850, der die Melt-Temperatur mit einer Präzision von ±0,5 °C am Sollwert hält – für konstante Viskosität sowie fehlerfreie Oberflächen und Abmessungen.
- Das Halbleiterrelais GRP-H, kompakt und mit integriertem Kühlkörper, gewährleistet eine präzise Stromregelung bis 120 A. Dank der IO-Link-Kommunikation lassen sich I/O-Karten reduzieren, da Befehle, Alarme und Stromaufnahme direkt übertragen werden.
Die Lösung ist skalierbar und kompatibel mit PID-Reglern im PLC oder in Remote-Modulen.
Rezeptverwaltung und Trendaufzeichnung unterstützen schnelle Produktionswechsel und eine kontinuierliche Qualitätsverbesserung.
Bedürfnis:
Überwachung des Drucks des geschmolzenen Polymers
Der Druck ist der Schlüsselparameter für die Bewertung der Filtereffizienz. Ein Anstieg des Differenzdrucks zwischen Einlass und Auslass weist auf eine zunehmende Verunreinigung und Verstopfung des Filtergewebes hin. Durch kontinuierliche Überwachung können Interventionsschwellenwerte festgelegt werden, die Alarme oder automatische Austauschverfahren auslösen und so die Qualität der Schmelze stabil halten.
Gefran bietet die Sensoren der Serie MELT Impact für die präzise und zuverlässige Überwachung des Drucks vor und nach dem Filter, ideal für hohe Temperaturen (bis zu 350 °C) und raue Umgebungen wie Recycling und die Verarbeitung gefüllter Polymere.
Hauptmerkmale:
- Verstärkte Membran, bis zu 15-fach dicker als bei herkömmlichen Sensoren, ohne interne Übertragungsflüssigkeit – der Druck wird direkt auf den Siliziumchip übertragen;
- Hohe Verschleiß- und Stoßfestigkeit, thermische Stabilität <1 % FS von 20 °C bis 350 °C;
- Version IEPLc mit elektrischem Ausgang und PLc-Zertifizierung, ideal für sicherheitsgerichtete Steuerungen und zertifizierte Alarmlogiken;
Bedürfnis:
Überwachung des hydraulischen Drucks
Automatische Schmelzefiltersysteme können einen Hydraulikkreislauf für die Bewegung der Filterscheiben oder Reinigungskolben enthalten. Die Drucküberwachung dient nicht nur der Erkennung von Anomalien, sondern stellt auch eine direkte Kontrolle der Übereinstimmung zwischen Befehl und Reaktion dar. Dieses Feedback ist entscheidend für die Sicherheit des Bedieners, den Schutz der Maschine und die Prozesszuverlässigkeit.
Lösung:
Die Drucksensoren der Serie KS sind die ideale Lösung zur Druckmessung in Hydraulikkreisläufen, die die Bewegung der Filtermechanik steuern. Dank fortschrittlicher Technologie, einem Dünnschichtsensorelement auf Edelstahlmembran und einem kompakten Edelstahlgehäuse bieten diese Sensoren maximale Robustheit und Zuverlässigkeit.
Hauptmerkmale:
- Messbereiche von 1 bar bis 1000 bar;
- Analoge Ausgänge: analog 4…20 mA, 0…10 V;
- IO-Link-Kommunikation;
- SIL2-Zertifizierung.
Das Funktionsprinzip:
Der Filterwechsler verwendet ein Filtermedium – typischerweise ein Metallgewebe – das im Fließweg des geschmolzenen Polymers sitzt. Ist das Gewebe verstopft, muss es ersetzt werden. Bei automatischen Filterwechselsystemen schiebt das System automatisch einen neuen Filterabschnitt ein und sorgt so für einen unterbrechungsfreien Durchfluss.
Ziel ist es, die Differenzdruckgrenze einzuhalten, die Strömungswiderstände gering zu halten, thermische Schwankungen durch Reibung zu vermeiden und ein kontaminationsfreies Melt sicherzustellen.
Manueller Filterwechsel
Manuelle – oder passive – Systeme verfügen nur über geringe elektronische Ausstattung und melden typischerweise einen steigenden Vordruck. Sie bestehen in der Regel aus einer oder zwei Filterkammern, die manuell oder über ein Hydrauliksystem bewegt werden. Bei Doppelkammersystemen läuft der Prozess kontinuierlich weiter, während bei Einzelplattenfiltern eine kurze Unterbrechung zum Wechsel nötig ist.
Automatischer Filterwechsel
In automatischen Systemen wird die Filterbewegung über eine elektronische Steuerung geregelt, die auf Zeit und Differenzdruck basiert.
Bei Scheibenfiltern wird bei Drucküberschreitung ein neuer Filterabschnitt durch Drehung der Scheibe bereitgestellt – häufig kombiniert mit Timer-Logik und Sicherheitskontrolle. Kontinuierliche Bandfilter führen das Gewebe schrittweise weiter, sodass ein konstanter Durchfluss bei minimalen Drucksprüngen gewährleistet ist.
Anforderungen und Technologie:
Der Siebwechsler muss kontinuierlichen Betrieb, thermische Stabilität und eine präzise Druckregelung des geschmolzenen Polymers sichern.
Die integrierte Automatisierung ermöglicht die Synchronisierung kritischer Parameter mit dem Hauptextruder und optimiert so die rheologische Qualität des Materials. Die genaue Temperaturregelung verhindert Maßabweichungen oder Oberflächenfehler, während die Überwachung des Polymerdrucks vor und nach dem Filter Schwellenwerte für Alarme oder automatische Austauschvorgänge festlegt.
In Systemen mit hydraulischer Betätigung stellt die zentralisierte Überwachung des Hydraulikdrucks die Konsistenz zwischen Befehl und Bewegung sicher, was die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Anlage erhöht.
Gefran bietet eine umfassende Palette an Steuerungsplattformen,Sensoren für Druck und Temperatur sowie modulare Lösungen, die sich leicht in jede Anlage integrieren lassen und Effizienz, Sicherheit und konstante Qualität im Extrusionsprozess gewährleisten.
