Selbstreinigende Siebkorbfilter sorgen für reibungslosen Ablauf in Farbpulverproduktion

Hintergrund

Pulverbeschichtungen sind eine weit verbreitete Alternative zu Flüssigfarben. Sie werden in vielen Anwendungen bevorzugt, da keine flüchtigen Lösungsmittel zum Einsatz kommen. In diesem Verfahren werden feine, trockene, thermoplastische oder duroplastische Pulver elektrostatisch auf das zu beschichtende Objekt aufgebracht und danach thermisch fixiert und verschmolzen. Sie bilden eine zähe und harte Außenhaut, die in der Regel dicker und haltbarer ist als herkömmliche Farben.

Der Erfolg einer Pulverbeschichtung hängt davon ab, dass jede Charge des Pulvers hinsichtlich Reinheit, Partikelgröße, Farbe, chemischer Zusammensetzung und thermischen Eigenschaften mit anderen Chargen identisch produziert wird. Deshalb gehören die Technologien der Pulverherstellung zu den streng gehüteten Betriebsgeheimnissen. 

Herausforderung 

Große Pulveranbieter sind in der Regel erfahrene Farbenhersteller, da beide Technologien so eng miteinander verbunden sind. Als einer der größten Pulverproduzenten einen Betrieb von der Ostküste an einen für sie neuen Standort in einem 20 Jahre alten Industriegebäude verlegte, stieß das Unternehmen umgehend auf Probleme mit der Produktion und der Produktqualität.

Die zentralen Produktionsprobleme waren verstopfte Sprühdüsen im Produktionsprozess, mit Sedimenten verschmutzte Kühler und der übermäßige Verschleiß anderer Anlagenteile. Noch wichtiger aber war, dass die Kunden des Unternehmens eine Minderung der Pulverqualität beobachteten. Dies führte zu einer nicht akzep­tablen Anzahl von Einschlüssen und damit zu Mängeln in der beschichteten Oberfläche der Kundenprodukte.

Beide Probleme ließen sich schnell auf das veraltete Wasserversorgungssystem des Werks zurückführen. Die Prozessleitungen im Werk stellen insgesamt rund 2300 Liter Wasser pro Minute bereit, das ursprünglich aus der kommunalen Wasserversorgung stammt. Das Wasser wird auf unterschiedliche im Prozess genutzte Temperaturen gekühlt und anschließend über einen Kühlturm in den halboffenen Kreislauf zurückgeführt, der nur Ergänzungswasser aus dem kommunalen System benötigt.

Bei einer Inspektion wurde festgestellt, dass die Rohrleitungen des Werks stark korrodiert und mit Sedimenten verstopft waren. Ein Abschnitt einer 6"-Versorgungsrohrleitung war beispielsweise zu mehr als 50 % mit Kalk und Sedimenten verstopft. Dadurch wurde auch in nachgelagerten Prozessen kein ausreichender Durchfluss mehr erreicht.

Die Werksleiter initiierten ein Programm, um die am stärksten betroffenen Rohrleitungen zu ersetzen, und führten eine Säurewäsche durch, um den angesammelten Kalk aus dem System zu spülen. Angesichts des Kontaminationsausmaß, erwies sich ein Austausch aller Rohrleitungen im Werk jedoch als wirtschaftlich nicht tragbar. Es musste eine Alternativlösung gefunden werden. 

Lösung 

Zu diesem Zeitpunkt wandte sich die Standortleitung an die Engineering Sales Associates (ESA) aus Charlotte, North Carolina, USA, um nachzufragen, ob man eine Filtrationslösung zur Beseitigung der Kontamination am Einsatzort entwickeln könne. Diese Aufgabe wurde Brandon Pue, dem ESA Solutions Manager, übertragen.

„Der ursprüngliche Auftrag des Kunden lautete, an jedem wichtigen Gerät im Produktionssystem Siebkorbfilter einzusetzen“, so Pue. „Also haben wir damit begonnen. Zum Schutz der wichtigen Anlagen installierten wir acht 2"-Siebkorbfilter des Modells 72 von Eaton mit Drahtgewebeeinsätzen mit 400 Mesh. Wir stellten jedoch schon bald fest, dass eine umfassendere Lösung erforderlich sein würde.

„In die Siebkorbfilter-Baugruppen waren Durchflussmesser und Ventile integriert, mit denen wir jede Station unabhängig voneinander überwachen konnten. Unsere Untersuchungen ergaben, dass die Siebkorbfilter wegen der großen Menge der immer noch im System vorhandenen Kontamination schnell verstopften. Der entstehende Wartungsaufwand wirkte sich negativ auf die Produktion aus. Wir brauchten eine zusätzliche Lösung, um das gesamte System zu reinigen und nicht nur punktuell an den einzelnen Einsatzorten.“

Die Analyse von ESA führte zu dem Ergebnis, dass es optimal wäre, den gesamten Durchfluss von rund 2300 Liter pro Minute kontinuierlich auf 25 µm zu filtrieren. Die starke Präferenz des Kunden für ein rückspülfreies Filtrationssystem und die räumlichen Beschränkungen im Werk führten jedoch zu Komplikationen.

„Wir zogen ein Eaton MODULINE-Beutelfiltergehäuse und die selbstreinigende Eaton DCF-Serie in Betracht. Aber um den Anforderungen an Durchfluss und Filtration gerecht zu werden, brauchten beide mehr Platz als zur Verfügung stand“, erklärt Pue. „Wir haben uns mit den Ingenieuren der Filtration Division von Eaton zusammengesetzt, um eine Lösung zu entwickeln. Letztendlich landeten wir dabei bei zwei magnetisch gekoppelten Siebkorbfiltern der Serie MCS 1500 von Eaton.“

Eaton MCS-Siebkorbfilter werden mechanisch gereinigt, indem eine Reinigungsscheibe aus Kunststoff über die Oberfläche eines zylindrischen Siebelements bewegt wird. Bei der MCS-Serie ist die Reinigungsscheibe magnetisch mit dem Stellkolben gekoppelt, sodass Dichtungen für die Wellen und die externen Antriebe überflüssig werden. Damit verringert sich der Wartungsaufwand für das System erheblich. Die Prozessflüssigkeit wird mittig in das Siebelement eingeleitet, durchströmt es und wird dann nach außen abgelassen.

Verunreinigungen werden auf der Innenseite des Siebelements gesammelt. Sobald der Differenzdruck einen zuvor festgelegten Wert erreicht, bewegt sich die Scheibe auf und ab, um die Verunreinigungen zu entfernen und sie am Boden des Filtergehäuses abzulagern. Von dort können sie abgeleitet werden. Bei der Ableitung der Verunreinigungen geht nur sehr wenig Prozessflüssigkeit verloren, und der gesamte Prozess läuft ohne Unterbrechung des Flüssigkeitsstroms, während der Filter mit voller Kapazität betrieben wird.

„Um den gesamten Durchfluss von rund 2300 Liter pro Minute im Hauptkreislauf filtrieren zu können, haben wir zwei Siebkorbfilter der Serie MCS 1500 installiert“, so Pue weiter. „Wir haben uns für zwei Siebkorbfilter entschieden, um sicherzustellen, dass wir sowohl die Durchfluss- als auch die Abscheideanforderungen des Systems erfüllen.

Sie wurden an einem gemeinsamen Verteiler mit Absperrklappe eingebaut, damit bei Wartungsarbeiten der gesamte Durchfluss durch einen Siebkorbfilter geleitet werden kann. Diese Auslegung wurde gewählt, um kostspielige Ausfallzeiten zu vermeiden, wenn einer der Siebkorbfilter wegen Wartungsarbeiten oder aus anderen Gründen außer Betrieb ist.“

Zur Installation gehört auch ein Eaton FLOWLINE II-Beutelfiltergehäuse in einem seitlichen Wasserkreislauf aus dem Kühlturm.

„Das FLOWLINE II-Gehäuse ist eigentlich nur dafür vorgesehen, alle möglicherweise im Kühlturm aufgenommenen Fremdkörper abzufangen, ehe das Wasser in den Prozesskreislauf zurückgeführt wird“, meint Pue. „Der Kunde entschied sich außerdem dafür, die Siebkorbfilter des Modells 72 von Eaton als zusätzliche Sicherheitsvorkehrung am Einsatzort zu belassen.

Ergebnis

Nach dem Einbau führte die Filtrationslösung sofort zu einer Steigerung der Pulverproduktion, vor allem weil keine kontaminationsbedingten Ausfallzeiten mehr auftraten. Die neuen MCS-Siebkorbfilter werden jährlich gewartet. Und selbst dabei muss die Produktion nicht unterbrochen werden, weil der Durchfluss einfach von einem Siebkorbfilter zum anderen umgeleitet wird.

Dank der effizienten, selbstreinigenden MCS-Siebkorbfilter konnte das Werk seine Produktion steigern und gleichzeitig die Ausfallzeiten, die bisher für die Wartung verstopfter Sprühdüsen und verschmutzter Kühler erforderlich waren, vermeiden. Außerdem konnten die Kosten für den Austausch von Hunderten von Metern kontaminierter Rohre eingespart werden. Noch wichtiger ist jedoch, dass die Kundenreklamationen wegen der Pulverqualität weitgehend verstummt sind.