Für Industrie 4.0 vorbereitet: Selbstregelnde Vakuumpumpe hilft Energiesparen

Zukunftsorientiert: Die EG Fleischwarenfabrik Dieter Hein GmbH & Co. KG ist der erste Fleischverarbeiter in Deutschland, der sein zentrales Vakuumsystem mit unserer neuen Vakuumpumpe R 5 0760 A PLUS ausgerüstet hat.
Source: Busch Dienste GmbH
Source: Busch Dienste GmbH

Als Vollsortimenter produziert und verpackt die EG Fleischwarenfabrik Dieter Hein GmbH & Co. KG alle Arten von Fleisch- und Wurstspezialitäten für Kunden in ganz Europa und den USA. Als umweltbewusstes Unternehmen wurde schon seit je her auf ressourcenschonende und energieeffiziente Produktion geachtet. Deshalb wurde bereits vor einigen Jahren die Vakuumversorgung für die Verpackungsmaschinen zentralisiert. Dadurch wird seitdem ein hohes Energieeinsparpotential genutzt. Die Firma Dieter Hein ist der erste Fleischverarbeiter in Deutschland überhaupt, der sein zentrales Vakuumsystem versuchsweise mit der neuen Vakuumpumpe R 5 0760 A PLUS von Busch ausgerüstet und somit weitere Energieeinsparungen realisiert hat. Außerdem ist diese Vakuumpumpe mit einer integrierten Druckregelung und einem PLC für Industrie 4.0 vorbereitet.

Experten im Fleischverpacken

Bereits vor über 80 Jahren beginnt die Geschichte der Fleischwarenfabrik Dieter Hein mit einem Fleischereibetrieb in Görlitz, der von Fleischermeister Georg Hein gegründet wurde. Sein Sohn Dieter Hein führte die Tradition fort und eröffnete 1961 in Osnabrück ein kleines Geschäft. Ihm folgte 1975 die Gründung der heutigen Fleischwarenfabrik in Hasbergen vor den Toren Osnabrücks. 1996 kam ein weiterer Produktionsbetrieb in Görlitz hinzu.
 

Experten im Fleischverpacken - EG Fleischwarenfabrik Dieter Hein GmbH & Co. KG

Fig. 1: EG Fleischwarenfabrik Dieter Hein GmbH & Co. KG. Foto: Busch Dienste GmbH

Als Vollsortimenter produziert Dieter Hein Aufschnitt-Delikatessen für Großverbraucher, vom tischfertig gebratenen Convenience-Artikel wie Frikadellen, Dönerburger, Crispy Sliced Bacon bis hin zu Spezialitäten für die Bedientheke wie Rohwurst, Schinken, Oberschalenbraten, Truthahn-Spezialitäten und vieles mehr (Fig. 1).

Im Verarbeitungsbetrieb in Hasbergen wird im Drei-Schicht-Betrieb mit über 300 Mitarbeitern gearbeitet, wobei die dritte Schicht zum Reinigen genutzt wird. Verpackt wird auf insgesamt neun Tiefziehautomaten. Diese sind an eine zentrale Vakuumversorgung angeschlossen, die vollautomatisch und bedarfsabhängig arbeitet. Ein Vakuumpumpstand sorgt für das Grobvakuum zur Vorevakuierung der Verpackungskammern auf 45 Millibar. Ein Feinvakuumpumpstand wird über Steuerventile zugeschaltet, wenn diese 45 Millibar erreicht sind, um in einem zweiten Evakuierungsschritt die Verpackung auf ein Vakuumniveau von 3 bis 4 Millibar zu senken. Ein drittes Vakuummodul sorgt für das Vakuum zum Tiefziehen der Unterfolie in der Formstation jeder einzelnen Verpackungsmaschine.

Ein Schritt in Richtung Industrie 4.0

Um den Energieverbrauch möglichst noch weiter zu senken, haben sich Thomas Pelke als Leiter der Instandhaltung und Bernd Wörner als Verantwortlicher für den Bereich Energie dazu entschieden, zu Testzwecken die neue Drehschieber-Vakuumpumpe R 5 0760 A PLUS (Fig. 2) von Busch einzusetzen. Diese Vakuumpumpe, die an der IFFA in Frankfurt dem Fachpublikum vorgestellt wird, hat serienmäßig einen frequenzgeregelten Motor und eine integrierte Steuerung. Über einen Drucksensor wird permanent das Vakuumniveau am Eingang zur Vakuumpumpe gemessen. Dadurch kann die R 5 0760 A PLUS schnell auf etwaige Bedarfsänderung reagieren und durch die Drehzahl das Saugvermögen dem tatsächlichen Bedarf anpassen. Der Regelbereich liegt zwischen 35 und 60 Hertz, was einem Saugvermögen von 440 bis 760 Kubikmeter pro Stunde entspricht. 
 


Fig. 2: Die neue Vakuumpumpe R 5 0760 A Plus von Busch testweise eingebaut in ein vorhandenes zentrales Vakuumsystem. Foto: Busch Dienste GmbH


Ende 2018 wurde die neue Vakuumpumpe in die zentrale Vakuumversorgung integriert und ersetzte eine über 20 Jahre alte, ungeregelte Drehschieber-Vakuumpumpe mit einem Saugvermögen von 630 Kubikmetern pro Stunde, die bislang für die Aufrechterhaltung des Grobvakuums in der Anlage verantwortlich war. Die neue Vakuumpumpe wurde nicht an die Steuerung der zentralen Vakuumversorgung angeschlossen, da sie sich selbst regelt. Die Programmierung der Steuerung erfolgte über das integrierte Display und beschränkte sich auf das Einstellen des gewünschten Vakuumniveaus auf 45 Millibar.

Sichtbarer Erfolg

Bereits nach wenigen Wochen Betriebszeit zeigten sich die Vorteile dieser intelligenten Vakuumpumpe. Beim zentralen Vakuumsystem konnte es vorkommen, dass das Grobvakuum zusammenbrach, wenn abrupt von mehreren Verpackungsmaschinen ein hohes Saugvermögen gefordert wurde und zuvor die Vakuumpumpe ausgeschalten war, weil das nötige Vakuumniveau vorlag. Die ungeregelte Vakuumpumpe musste dann erst hochfahren und erreichte das volle Saugvermögen von 630 Kubikmeter pro Stunde nur zeitverzögert. Die neue R 5 0760 A PLUS verharrt bei einer Drehzahl von 35 Hertz. Bei dieser Drehzahl hat die Vakuumpumpe eine Leistungsaufnahme von ungefähr 60 bis 70 Prozent der Motornennleistung von 18,5 Kilowatt und hält dabei das eingestellte Vakuumniveau. Steigt das Saugvermögen nun plötzlich an, weil beispielsweise mehrere Verpackungsmaschinen zeitgleich eingeschalten werden und gleich getaktet arbeiten, reagiert die R 5 PLUS sofort und kann bis zu 120 Prozent Leistung erbringen, bis die Bedarfsspitze wieder abgeflaut ist.

Durch das 7,5-Zoll Display hat Bernd Wörner die aufgezeichneten Daten stets im Blick. Er hat dabei festgestellt, dass im Durchschnitt die R 5 PLUS nur mit 60 Prozent ihrer Leistung fährt. Da sie dabei das eingestellte Vakuumniveau hält, nimmt sie ohnehin nur 60 bis 70 Prozent der Motornennleistung an Strom auf. Davon ausgehend, ergibt sich eine tatsächliche Stromaufnahme des Motors der Vakuumpumpe von ungefähr 6 bis 8 Kilowatt. Dies lässt sich auf dem Display direkt ablesen, was sehr hilfreich sein kann, wenn man während des laufenden Betriebs das maximale Energieeinsparpotential ausreizen will, ohne dass die Verpackungsqualität oder die Taktzeit negativ beeinflusst werden. Die permanente Speicherung der Daten durch den eingebauten PLC ermöglicht auch die aufgezeichneten Daten über einen langen Zeitraum zu analysieren. Ein Ausdruck als Tabelle oder Kurven ist jederzeit möglich. Noch einen Vorteil hat Bernd Wörner sofort nach der Inbetriebnahme erkannt: „Man hört die Pumpe überhaupt nicht." Tatsächlich hat die Vakuumpumpe einen Schalldruckpegel von nur 70 dB(A) bei maximaler Drehzahl.

Bernd Wörner zeigte sich als Energie-Verantwortlicher bei der Firma Dieter Hein mit dem Resultat des Testbetriebs sehr zufrieden. Neben den zusätzlichen Energieeinsparungen bietet diese Vakuumpumpe die Möglichkeit, sich exakt den Leistungsbedarfen der Verpackungsmaschinen anzupassen, mit dem integrierten PLC permanent Daten zu erfassen und aufzuzeichnen und diese mit dem PLC der Verpackungsmaschine oder der SPS-Steuerung zu verknüpfen.


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