Schwankungen der Inhaltsstoffe kompensieren
Gladding, McBean ist einer der führenden Hersteller von Terrakotta-Produkten. Das 1875 gegründete Unternehmen baut Ton aus eigenen Vorkommen ab und kombiniert traditionelle Methoden mit moderner Technologie, um Dachziegel, Boden- und Pflastersteine, Tonrohre, Ziergegenstände und architektonische Elemente für Gebäude herzustellen.
Das Unternehmen installierte fünf Big-Bag-Entleerungssysteme und fünf flexible Schneckenförderer von Flexicon Corp., um die Dosierung und das Mischen von Tonmischungen für verschiedene Produkte zu automatisieren. Das System reduzierte die Dosier- und Wiegezeit für jede Charge um die Hälfte und verringerte den Ausschuss von nicht spezifikationsgerechtem Material um 95 %.
Kompensation von Rohstoffschwankungen
Ton ist ein natürliches Material, das in seiner Zusammensetzung variiert. Daher muss das Unternehmen das ideale Verhältnis der Inhaltsstoffe für verschiedene Produkte bestimmen. „Wir müssen sicherstellen, dass sich das, was wir im Labor entwickeln, auch auf das endgültige Material übertragen lässt. Der einzige Weg, das zu erreichen, ist eine präzise Kontrolle der Produktion”, sagt Betriebsleiter Joe Parker.
Der Ton wird aus der nahegelegenen Mine des Unternehmens bezogen, klassifiziert und im Werk in Big-Bags verladen. Zerkleinertes, recycliertes keramisches Material, Grog genannt, ist die andere Hauptkomponente, die bei der Herstellung von Terra-Cotta verwendet wird. Um eine Charge vorzubereiten, entnahmen die Bediener bisher Ton und Grog aus Behältern, wogen sie auf einer Waage und transportierten diese mit einem offenen Förderband zum Mischer.
Das neue, von Flexicon Corp. gelieferte Dosiersystem integriert Big-Bag-Entladevorrichtungen, flexible Schneckenförderer und einen zentralen Wiegebehälter, die alle von programmierbaren Steuerungen, ebenfalls von diesem Anbieter, angesteuert werden. Das System ermöglicht es Gladding, McBean, das Entladen, Fördern, Wiegen und Mischen von Schüttgut nach im Labor entwickelten Rezepten chargenweise zu variieren. Eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) beinhaltet Optionen für den automatischen oder manuellen Betrieb sowie Sollwerte, Einstellungen, Status, Start/Stopp, Fertigstellung und andere Parameter.
Sobald die Rezeptur für eine Charge programmiert ist, wird jede Zutat über ein flexibles Schnecken-Zufuhrsystem von einem Schüttgutauslass zu einem zentralen Wiegebehälter befördert. Wägezellen, die den Trichter stützen, übermitteln die Gewichtszunahme an die Steuerung, die die Fördergeschwindigkeit des Förderers auf Tröpfeln reduziert und ihn stoppt, sobald das genaue Chargengewicht erreicht ist. Das System wiegt bis zu 30 Chargen pro Tag, mit verbesserter Genauigkeit und reduziertem Arbeitsaufwand.
Dosieren und Mischen der Tone und Grobsorten
Fünf mit einem Gabelstapler beladene Big-Bag-Entladegeräte des Modells BULK-OUT® BFF stehen nebeneinander. Ein Bediener befestigt einen Schüttgut-Sack am Stahlhubrahmen, indem er die Schlaufen der Big-Bags in vier Z-Clip™-Riemenhalterungen schiebt. Ein Gabelstapler hebt den Heberahmen mit dem 909 kg schweren Big-Bag mit Ton oder Grog in vier selbstzentrierende Wiegen auf dem Entladerahmen.
Wenn der Sack in Position ist, öffnet der Bediener ein Irisventil mit einem Durchmesser von 305 mm, zieht den Big-Bag-Stutzen hindurch und schließt das Ventil, bevor er den Stutzen losbindet. Der Bediener kann dann das Irisventil allmählich öffnen, um zu verhindern, dass Material zu schnell in den Trichter fließt und verdrängter Staub aus dem geschlossenen System entweicht. FLOW-FLEXERTM-Massagevorrichtungen an jedem Auslass der Big-Bags fördern den Durchfluss durch Anheben und Absenken gegenüberliegender Platten in zeitlich festgelegten Intervallen. Zur zusätzlichen Förderung des Durchflusses ist jeder Bodentrichter mit einem pneumatischen Turbinenrüttler ausgestattet.
Der Ton oder Grog wird über flexible Förderschnecken in zwei Stufen in den zentralen Wiegebehälter mit 1133 l Fassungsvermögen transportiert, um die begrenzte Bodenfläche und Bauhöhe der Halle zu berücksichtigen. Die Förderer haben eine Länge von 4,6 oder 6,1 m, und werden je nach Position des Materialauswurfes und der vorhandenen Dachbinder entsprechend verlegt.
Jedes Förderband besteht aus einem Polymerrohr mit einer inneren flexiblen Schnecke, die oberhalb der Austragsstelle angetrieben wird, wodurch ein Materialkontakt mit Dichtungen vermieden wird. Das Material bewegt sich durch den Übergangs-Auslassadapter des unteren Förderers in den Einlass des oberen Förderers. Speziell angefertigte Masten stützen das obere Ende des ersten Förderers und das untere Ende des oberen Förderers. Das obere Förderband entlädt das Produkt durch Schwerkraft in den Wiegebehälter, der einen Durchmesser von 1,2 m hat und 5,7 m über dem Boden hängt.
Parker zufolge wiegen die meisten Chargen der Tonmischung 454 kg oder 341 kg, wobei ein typischer Lade-/Mischzyklus 10 bis 15 Minuten dauert. Nach dem Mischen mit Wasser wird die Charge dem entsprechenden Prozess an anderer Stelle im Werk zugeführt. „Das System ermöglicht es, bis zu fünf verschiedene Arten von Ton oder Grog zu mischen”, sagt Parker. Die Austragsvorrichtungen können zum Beispiel Big-Bags mit zwei Arten von Ton und drei Grog-Sorten handhaben und jeweils die richtige Menge für eine bestimmte Charge liefern.
Effizientes Wiegen und Transportieren
„Die Vielseitigkeit des Systems macht es kosteneffizient”, sagt Werksleiter Egidio Modolo. „Es ist ein einfacher, unkomplizierter Prozess und ein effizienter Weg, um Ton zu messen und zum Mischer zu transportieren.“ Er merkt an, dass in den sechs Monaten seit der Installation keine Wartung erforderlich war und das geschlossene System während des gesamten Austragens, Förderns und Mischens die Bildung von Staub verhindert.
„Wir können eine kleine oder große Charge herstellen und die Rezeptur und die Rohstoffe ändern”, sagt Parker und fügt hinzu: „Derzeit haben wir zwei verschiedene Tone und drei verschiedene Grogs. Das können wir jederzeit ändern. Wir können trotz der Unvorhersehbarkeit von Ton genau sein. Denn jetzt haben wir ein Werkzeug für unser Team im Labor, um eine Mischung herzustellen, die sehr präzise mit unseren endgültigen Produktspezifikationen übereinstimmt.“
Mikroskopisch gesehen ist Ton sehr abrasiv, sagt Parker. „Er zerstört mit der Zeit so ziemlich jede Ausrüstung, die man benutzt. Einer der Gründe, warum wir uns für dieses System entschieden haben, war die Einfachheit der Wartung aufgrund der wenig beweglichen Teile, was die Ausfallzeiten minimieren sollte. Mit dem neuen System eröffnen sich Möglichkeiten für andere Arten von Produkten und Materialien, die die gleiche Art von Dosiergenauigkeit benötigen.“
Autor:
David Boger, Exekutiver Vizepräsident, Flexicon Corporation, Bethlehem, PA/USA
David Boger hat einen BS-Abschluss in Chemieingenieurwesen vom Rensselaer Polytechnic Institute, Troy, New York. Während seiner Tätigkeit bei Flexicon hatte er bereits die Positionen des Service-Ingenieurs, des Anwendungsingenieurs, des Vertriebsleiters, des Vizepräsidenten für Vertrieb und Marketing und des Vizepräsidenten für globale Geschäftsentwicklung inne.
