Neue Maschinen, Werkstoffe und Verfahren

Single: Energieeffizientes Temperieren im Fokus

Bei Single steht das Thema energieeffizientes Temperieren im Fokus. (Foto: Single)

Bei Single steht das Thema energieeffizientes Temperieren im Fokus. (Foto: Single)

Um energieeffizientes Temperieren geht es am Messestand der Single Temperiertechnik GmbH, Hochdorf, auf der Fakuma 2017. Das Unternehmen hat als erster Hersteller einen Frequenzumformer in allen Produkten ab seiner Compact-Serie angeboten. In mehreren Versuchsreihen wurde nachgewiesen, dass Anwender unter bestimmten Bedingungen dadurch bis zu 70 % der Prozessenergie einsparen können. Zusätzlich kann der Kühlwasserverbrauch gesenkt sowie die Lebensdauer der Pumpe gesteigert werden. Die höheren Systemkosten amortisieren sich so in kurzer Zeit.

Die Aufheiz- und Abkühlphasen nehmen im Vergleich zur Produktion nur einen geringen Zeitanteil in Anspruch. Der Ansatz ist, während der Produktionsphase die Pumpe bedarfsgesteuert zu betreiben. Dazu wird die Pumpendrehzahl über einen Frequenzumformer und eine intelligente Regelstrategie auf das richtige Maß reduziert. Da die Energieaufnahme der Pumpe mit der dritten Potenz der Drehzahl sinkt, ist das Potenzial dieses Hebels erheblich: Ein Absenken der Drehzahl um 20 % führt zu einer Energieeinsparung bis zu 49 %.

Ein weiterer Hebel ist die Verwendung energieeffizienter Motoren. Im Jahr 2009 wurden von der Europäischen Kommission neue Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung von Elektromotoren verabschiedet: Seit Jahresbeginn 2017 dürfen bei den für Temperiersysteme relevanten Motorleistungen von 0,75 bis 7,5 kW nur noch Motoren der Effizienzklasse IE3 eingesetzt werden. Entscheidend ist dabei das Datum, zu dem der Motor in Verkehr gebracht wurde.

In der Temperiertechnik kommen in der Regel Kombinationen aus Motor und Pumpe zum Einsatz, die gut aufeinander abgestimmt sind. Aufgrund der Bedürfnisse bei Druck, Durchflussmenge und Temperatur werden meist Peripheralrad- der Kreiselpumpen verwendet. Die Vorteile der Peripheralradpumpe liegen unter anderem in einer kostengünstigen Realisierung, daher sind sie bei den meisten Einstiegsprodukten verbaut. Zudem lassen sie sich in beide Richtungen betreiben, was für eine Saugfunktion der Geräte zum Leersaugen der Werkzeuge oder zum Saugbetrieb bei kleineren Undichtigkeiten genutzt wird.

Dagegen beträgt der Wirkungsgrad der Kreiselpumpe bis zu 47 %, der der Peripheralradpumpe jedoch maximal 27 %. Das bedeutet, dass der Motor einer Kreiselpumpe rund 42 % weniger Energie verbraucht, um die gleiche hydraulische Leistung bereitzustellen. Tatsächlich sind die Motoren von Kreiselpumpen entsprechend kleiner. Das reduziert auch die Anschlussleistung sowie den Wärmeeintrag in das Temperiermedium und in die Umgebungsluft.

Hinzu kommt ein weiterer Faktor: Häufig werden Temperiergeräte mit kleinen Volumenströmen betrieben. Lange Schläuche, enge Kühlbohrungen im Werkzeug oder Schnellverschlusskupplungen bremsen die Förderleistungen der Geräte, und die Pumpe läuft unter Bedingungen wie auf der linken Seite der Kennlinie dargestellt. Charakteristisch ist für Peripheralradpumpen, dass sie mit sinkender Fördermenge mehr elektrische Antriebsleistung benötigen. Bei der Kreiselpumpe verhält es sich genau anders herum: Hier geht die benötigte Antriebsleistung mit sinkendem Fördervolumen zurück.

Mit bedarfsgesteuerter Pumpendrehzahl, effizientem IE3-Motor sowie einem Pumpenprinzip mit hohem Wirkungsgrad lassen sich deshalb ohne Weiteres 75 % der elektrischen Antriebsleistung einsparen. Bei Single sind alle diese Maßnahmen umgesetzt: Frequenzumformer sind für alle Baureihen ab der Baugröße Compact verfügbar, ab 0,75 kW kommen ausschließlich IE3-Motoren zum Einsatz, und ab mittleren Baugrößen sind mehrstufige Kreiselpumpen Standard.

www.single-temp.de

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