Auswahl des Elektromotors für den Heißluftventilator einer Schrumpfverpackungsmaschine

Für den Heißluftventilator einer Schrumpfverpackungsmaschine ist ein Standard-Drehstrom-Elektromotor nur dann die richtige Wahl, wenn sich das Motorgehäuse außerhalb der heißen Zone des Tunnels befindet. Das Ventilatorlaufrad dreht sich neben den Heizelementen in der Heißluft; der Elektromotor steht dagegen außerhalb der Tunnelwand und erreicht das Laufrad über eine verlängerte Welle oder einen Riemen. Vor Leistung und Drehzahl ist bei der Auswahl folgende Frage zu beantworten: Wie heiß ist die Luft an der Stelle, an der der Elektromotor steht?

In diesem Beitrag behandeln wir den Umluftventilator in Schrumpftunneln: die Position des Elektromotors, den Anlauf im kalten Tunnel, die Wahl von Drehzahl und Bauform sowie die beim Austausch benötigten Angaben.

Wie sind Ventilator und Elektromotor im Schrumpftunnel angeordnet?

Im Tunnel schrumpft die Folie unter Wärmeeinwirkung um das Produkt. Heizwiderstände erwärmen die Luft, der Umluftventilator wälzt sie im Tunnel um und lenkt sie auf das Produkt. Zwei Anordnungen sind verbreitet:

• Direkt gekuppelt mit verlängerter Welle: Der Elektromotor sitzt außen an der Tunneldecke oder an der Seitenwand; das Laufrad ist am Ende der Motorwelle oder einer zwischengeschalteten gelagerten Welle befestigt, und die Welle führt durch die Wand.
• Mit Riemenantrieb: Die Ventilatorwelle läuft in eigenen Lagern, der Elektromotor wird etwas weiter entfernt an einer kühleren Stelle angeordnet, und die Leistung wird über Riemenscheiben übertragen.

In beiden Anordnungen arbeitet der Elektromotor nicht im heißen Gas. Einen Elektromotor mit Standardgehäuse im Tunnel neben den Heizwiderständen zu platzieren, ist nicht Gegenstand dieses Beitrags; diese Aufgabe erfordert einen für hohe Temperaturen geeigneten Sonder-Elektromotor, den es in der Standardbaureihe unseres Katalogs 2026 möglicherweise nicht gibt.

Woher kommt die Temperatur, der der Elektromotor ausgesetzt ist?

Auch außerhalb des Tunnels ist der Elektromotor nicht völlig vor Wärme geschützt. Vor Ort verdienen drei Wege Aufmerksamkeit:

• Wärmeleitung über die Welle: Sitzt das Laufrad direkt auf der Motorwelle, gelangt die Wärme des heißen Laufrads entlang der Welle zum vorderen Lager. Lagerfett und Lagerlebensdauer werden auf diesem Weg beeinträchtigt.
• Über die Wand und Undichtigkeiten: Heißluft, die aus dem Spalt an der Wellendurchführung und an den Tunnelklappen austritt, wird über die Lüfterhaube des Elektromotors angesaugt. Da die Kühlung des Elektromotors darauf beruht, dass sein Eigenlüfter die Umgebungsluft über das Gehäuse bläst, lässt die Kühlung nach, wenn die angesaugte Luft heiß ist.
• Strahlung: Je wärmer der Tunnelkörper wird, desto stärker erwärmt er auch das Gehäuse eines nahe stehenden Elektromotors.

Messen Sie deshalb beim Austausch die Lufttemperatur an der Stelle des Elektromotors oder erfragen Sie sie beim Maschinenhersteller, und geben Sie sie bei der Bestellung an. Statt die Temperatur zu schätzen und sich auf IP55 und Isolationsklasse F zu verlassen, sollte bei hohen Werten über eine Lösung gesprochen werden: etwa eine Zwischenwelle, die den Elektromotor etwas weiter abrückt, eine Wärmebarriere, eine Frischluftzufuhr um den Elektromotor oder der Umstieg auf einen Riemenantrieb. Diese Anordnungsentscheidungen sind Teil der Maschinenkonstruktion.

Anlauf im kalten Tunnel: Warum ist die Last in den ersten Minuten höher?

Die Leistungsaufnahme eines Ventilators ändert sich bei gleicher Drehzahl proportional zur Dichte der geförderten Luft. Kalte Luft ist dichter als warme. Wird der Tunnel morgens kalt angefahren, wälzt der Ventilator schwerere Luft um als im aufgeheizten Tunnel, und der Elektromotor wird stärker belastet. Mit zunehmender Tunneltemperatur wird die Luft leichter, und die Leistungsaufnahme des Ventilators sinkt.

Der Elektromotor ist folglich nicht nach dem heißen Betrieb des Tunnels, sondern nach dem Kaltanlauf und der Aufheizzeit zu bewerten. Hat der alte Elektromotor störungsfrei gearbeitet, ist seine Typenschildleistung die sicherste Referenz. Löst das Überlastrelais während der Aufheizphase aus, kann die Ursache neben einem zu kleinen Elektromotor auch ein getauschtes Laufrad oder eine geänderte Filter- bzw. Kanalanordnung sein; prüfen Sie diese Punkte zuerst. Zur Einstellung des Überlastrelais finden Sie Hinweise in unserem Beitrag zum Motorschutz.

Bei vielen Maschinen werden beim Abschalten des Tunnels die Heizungen abgeschaltet und der Ventilator noch eine Weile weiterbetrieben; so wandert die gespeicherte Wärme nicht zum Elektromotor. Ist diese Nachlaufzeit in der Steuerung Ihrer Maschine vorgesehen, sollte sie auch nach dem Austausch erhalten bleiben.

Drehzahl und Drehzahlverstellung

Bei direkt gekuppelten Ventilatoren entspricht die Motordrehzahl der Ventilatordrehzahl; beim Austausch muss die Polzahl des alten Elektromotors beibehalten werden. Wird ein 2-poliger Elektromotor durch ein 4-poliges Modell ersetzt, sinkt der Luftvolumenstrom deutlich; umgekehrt werden Laufrad und Elektromotor überlastet. Beim Riemenantrieb kann über das Übersetzungsverhältnis angepasst werden, die zulässige Drehzahl des Laufrads darf jedoch nicht überschritten werden.

Betriebe, die die Luftgeschwindigkeit für unterschiedliche Foliendicken anpassen möchten, setzen einen Frequenzumrichter ein. Wie in der Frage zum Frequenzumrichter erläutert, eignen sich die Drehstrom-Baureihen von HEM Motor für die Drehzahlverstellung am Frequenzumrichter. Läuft der Elektromotor längere Zeit mit niedriger Drehzahl und vollem Drehmoment, kann ein separater Kühllüfter erforderlich sein; bei langen Kabeln vom Umrichter zum Elektromotor kommt ein dU/dt- oder Sinusfilter in Betracht. Geben Sie diese Betriebsbedingungen bei der Bestellung an. Beachten Sie, dass der Eigenlüfter in heißer Umgebung bei niedriger Drehzahl weniger Luft fördert.

Standardmodelle für Tunnelventilatoren und deren Preise finden Sie auf der Seite Elektromotor kaufen.

Bauform und Gehäuse

Bei Laufrädern, die von der Decke herabreichen, arbeitet der Elektromotor oft senkrecht mit Welle nach unten; bei Laufrädern, die seitlich durch die Wand geführt werden, findet man waagerechte Flansch- oder Fußausführungen. Fuß-, Flansch- und senkrechte Bauformen werden je nach Baugröße des Elektromotors angeboten; die Übereinstimmung mit dem Flansch der Maschine wird bei der Bestellung geprüft. Bei senkrechter Anordnung mit Welle nach unten belasten Laufradgewicht und heiße Welle gemeinsam das Lager; Hinweise dazu gibt unser Beitrag zur senkrechten Montage. Schätzen Sie Wellen- und Flanschmaße nicht, sondern vergleichen Sie sie mit dem Katalog 2026 und den technischen Zeichnungen.

In Verpackungsmaschinen sitzen die Elektromotoren meist in einer geschlossenen, relativ sauberen Linie; das leichte Aluminiumgehäuse erleichtert daher die Montage bei an der Decke hängenden Antrieben. Für weitere Verpackungsanwendungen besuchen Sie die Seite Elektromotoren für Verpackungsmaschinen.

Beispielmodelle für Schrumpftunnelventilatoren

Die folgenden Modelle sind Beispiele für den Leistungsbereich kleiner und mittelgroßer Tunnelventilatoren; die richtige Leistung ergibt sich aus dem Typenschild des vorhandenen Elektromotors und den Ventilatordaten.

• 80M2-4 mit Aluminiumgehäuse: 0,75 kW, 4-polig, 1420 U/min, IEC 80M, 230/400 V.
• 90S-4 mit Aluminiumgehäuse: 1,1 kW, 4-polig, 1445 U/min, IEC 90S, 230/400 V.
• 100L1-4 mit Aluminiumgehäuse: 2,2 kW, 4-polig, 1450 U/min, IEC 100L, 230/400 V.
• 90S-2 mit Aluminiumgehäuse: 1,5 kW, 2-polig, 2895 U/min, IEC 90S, 230/400 V; wenn der vorhandene Ventilator mit einem 2-poligen Elektromotor arbeitet.

Hypothetisches Beispiel: Erneuerung des Tunnelventilatorantriebs

Der folgende Fall ist ein hypothetisches Beispiel. In einem Schrumpftunnel fällt das Lager eines senkrecht an der Decke montierten 4-poligen 1,1-kW-Elektromotors wiederholt aus. Die Untersuchung kann wie folgt ablaufen:

• Auf dem Typenschild stehen 1,1 kW und etwa 1445 U/min; gewählt wird das Modell 90S-4 mit gleicher Leistung und Polzahl.
• Es zeigt sich, dass das Laufrad direkt auf der Motorwelle sitzt und die Dichtung an der Wellendurchführung verschlissen ist; die austretende Heißluft strömt zur Lüfterhaube des Elektromotors.
• Die Dichtung wird erneuert, mit dem Maschinenhersteller wird eine Wärmebarriere zwischen Elektromotor und Tunneldecke besprochen, und die Temperatur am Elektromotor wird bei der Bestellung angegeben.
• Das Flanschmaß wird mit der technischen Zeichnung verglichen, die senkrechte Bauform bei der Bestellung angegeben.

In diesem Beispiel hätte ein größerer Elektromotor das Problem nicht gelöst; die Ursache des Ausfalls war der Weg, auf dem die Wärme zum Lager gelangte.

Fazit und Angaben vor der Bestellung

Die Auswahl des Elektromotors für einen Schrumpftunnelventilator beginnt mit der korrekten Beschreibung seiner Position und der Umgebungstemperatur; Leistung und Drehzahl ergeben sich aus dem Typenschild des vorhandenen Elektromotors. Senden Sie uns: Typenschildfoto des vorhandenen Elektromotors, Angabe, ob der Ventilator direkt gekuppelt oder riemengetrieben ist, Bauform und Flanschangaben, Netzspannung, ob eine Drehzahlregelung verwendet wird, und die Temperatur an der Stelle des Elektromotors. Modelle und Preise sind auf der Seite Elektromotor kaufen aufgeführt. Mit Typenschildfoto, Drehzahl und Montageangaben des vorhandenen Elektromotors können Sie über unsere Seite zum Senden des Typenschilds ein Angebot anfordern; dann bestimmen wir gemeinsam das passende Modell. Für Ventilatoranwendungen hilft auch die Seite Elektromotoren für Ventilatoren und Absauganlagen; bei Fragen nutzen Sie unsere Kontaktseite.

Häufig gestellte Fragen

Kann ein Standard-Elektromotor im Inneren des Schrumpftunnels eingebaut werden?

Nein; ein Elektromotor mit Standardgehäuse ist nicht für den Betrieb in Heißluft vorgesehen. Der Elektromotor muss außerhalb des Tunnels bleiben und das Laufrad über eine verlängerte Welle oder einen Riemen antreiben; der Betrieb im Tunnel erfordert einen Sonder-Elektromotor.

Warum nimmt der Elektromotor beim ersten Einschalten am Morgen mehr Strom auf?

Kalte Luft ist dichter, und der Ventilator benötigt bei gleicher Drehzahl mehr Leistung. Mit dem Aufheizen des Tunnels sinkt die Last; der Elektromotor ist nach dieser Kaltanlaufphase zu bewerten.

Kann ich einen Umrichter zur Einstellung der Luftgeschwindigkeit verwenden?

Unsere Drehstrom-Baureihen eignen sich für die Drehzahlregelung am Frequenzumrichter. Bei längerem Betrieb mit niedriger Drehzahl kann ein Fremdlüfter erforderlich sein; diese Bedingung ist bei der Bestellung anzugeben.

Sollte ich bei wiederholten Lagerschäden einen größeren Elektromotor wählen?

Meist liegt das Problem nicht in der Leistung, sondern darin, dass die Wärme über die Welle und Undichtigkeiten zum Lager gelangt. Prüfen Sie zuerst Wellendurchführung, Dichtung und die Temperatur am Elektromotor.