Elektromotor für Schneckenpressen in Kunststoffwaschanlagen: Drehzahl und Anlauflast

In der Kunststoffwaschanlage treibt der Elektromotor der Schneckenpresse eine langsam drehende Schnecke über ein Getriebe an. Sein schwierigster Moment ist der Anlauf, wenn er die mit nassem, verdichtetem Material gefüllte Schnecke wieder in Bewegung setzen muss. Bei der Auswahl stehen daher zwei Fragen im Vordergrund: Mit welcher Drehzahl des Elektromotors und welcher Getriebeübersetzung wird die Schneckendrehzahl erreicht? Und kann der Elektromotor beim Anlauf das Drehmoment liefern, um die gefüllte Schnecke anzufahren? Die Leistung ergibt erst nach Beantwortung dieser beiden Fragen Sinn.

Schneckenpresse und Zentrifugaltrockner sind nicht dieselbe Last

In der Waschanlage werden zwei unterschiedliche Maschinen eingesetzt, um das vom Wasser getrennte Material zu trocknen, und aus Sicht des Elektromotors haben sie nichts gemeinsam. Vor der Bestellung muss daher geklärt werden, um welche Maschine es sich handelt.

• Schneckenpresse (Squeezer): Sie verdichtet dünnes Material wie gewaschene Folien und Säcke mit einer Schnecke in einem konischen Gehäuse und presst das Wasser heraus. Die Schnecke dreht langsam, das Drehmoment ist sehr hoch; der Elektromotor ist meist 4- oder 6-polig und über ein Getriebe angebunden.
• Zentrifugal-(Friktions-)Trockner: Der Rotor dreht mit hoher Drehzahl und schleudert das Wasser durch die Fliehkraft gegen das Sieb. Die Last entsteht überwiegend aus der Massenträgheit; der Elektromotor ist meist über Riemen angebunden, die Drehzahl ist hoch.

Dieser Beitrag konzentriert sich auf die erste Gruppe, also die Schneckenpresse. Beim Zentrifugaltrockner ist das Beschleunigen eines schweren Rotors beim Einschalten das Problem; bei der Schneckenpresse ist es eine stillstehende, mit Material blockierte Schnecke.

Drehzahlkette: Elektromotor, Getriebe und Schnecke

Die Pressschnecke dreht mit einigen Dutzend Umdrehungen pro Minute. Diese niedrige Drehzahl wird erreicht, indem die Drehzahl des Elektromotors über ein Getriebe untersetzt wird; das Getriebe erhöht das Drehmoment im gleichen Verhältnis. Beim Austausch des Elektromotors gilt die Grundregel: Bleibt die Getriebeübersetzung unverändert, wird auch die Polzahl des Elektromotors nicht geändert.

Beispielsweise dreht ein 4-poliger Elektromotor mit 1485 U/min an einem – hypothetischen – Getriebe mit Übersetzung 1:20 die Schnecke mit rund 74 U/min. Wird an dasselbe Getriebe ein 6-poliger Elektromotor mit 985 U/min angebaut, sinkt die Schneckendrehzahl auf etwa 49 U/min. Dreht die Schnecke langsamer, sinkt die Kapazität, das Material verweilt länger im Gehäuse, und der Verdichtungsgrad ändert sich. Eine Änderung der Polzahl ist also nicht nur eine Entscheidung über den Elektromotor, sondern verändert auch den Prozess.

Soll bei gleicher Polzahl die Leistung erhöht werden, sind die zulässige Antriebsleistung und das Abtriebsdrehmoment des Getriebes zu prüfen. Ein größerer Elektromotor überträgt bei einer Blockade auch ein größeres Drehmoment auf das Getriebe; das schwächste Glied ist dann nicht mehr der Elektromotor, sondern Verzahnung oder Kupplung.

Warum ist die Anlauflast so hoch?

Im Normalbetrieb befindet sich in der Schnecke ständig fließendes, relativ homogenes Material. Bleibt die Anlage jedoch unerwartet stehen, verbleibt die nasse Folie verdichtet in der Schnecke; das Wasser läuft ab, das Material kühlt ab und haftet am Gehäuse. Beim nächsten Anlauf muss der Elektromotor diesen Pfropfen aufbrechen.

• Stromausfall oder Not-Halt: Die Schnecke bleibt gefüllt stehen; der Anlauf wird maximal schwer.
• Langer Stillstand: Das im Gehäuse verbliebene Material verfestigt sich; in abgekühlten Bereichen steigt der Widerstand gegen die erste Umdrehung.
• Ungleichmäßige Beschickung: Liefert das Band oder die Zuführschnecke zu viel Material, wird die Schnecke auch im Betrieb überlastet, und der Motorstrom springt an.

Das Drehmoment, das ein Asynchronmotor beim Anlauf liefern kann, beträgt ein bestimmtes Vielfaches seines Nennmoments; dieses Verhältnis ist im Katalog angegeben. Überschreitet die gefüllte Schnecke diesen Wert, kann der Elektromotor nicht drehen, der Strom bleibt hoch, und der Schutz spricht an. Die richtige Lösung ist dann meist kein größerer Elektromotor, sondern ein Betriebsverfahren, das die Schnecke vor dem Anlauf leert, sowie eine geeignete Anlaufart.

Anlaufart nach der Anlauflast wählen

Bei der Schneckenpresse entscheidet die Anlaufart unmittelbar über den Erfolg des Anlaufs. Die folgende Tabelle zeigt allgemeine Tendenzen; die endgültige Entscheidung erfolgt anhand der Daten des Maschinenherstellers und der Anlaufbedingungen vor Ort.

Bei Einsatz eines Frequenzumrichters gilt die allgemeine Aussage auf unserer Website: Unsere Drehstrom-Baureihen eignen sich für die Drehzahlregelung am Frequenzumrichter; bei längerem Betrieb mit niedriger Drehzahl und vollem Drehmoment kann ein Fremdlüfter nötig sein, bei langer Leitung zwischen Umrichter und Elektromotor wird ein dU/dt- oder Sinusfilter geprüft. Details finden Sie auf der FAQ-Seite zum Frequenzumrichter.

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Strom und Erwärmung im Dauerbetrieb

In den meisten Betrieben läuft die Schneckenpresse die ganze Schicht ohne Unterbrechung. Der Motorstrom schwankt mit der Beschickungsmenge; erhöht das Bedienpersonal die Beschickung, um die Kapazität zu steigern, nähert sich der Elektromotor seinem Nennstrom. Ein Betrieb, der den Strom dauerhaft über dem Nennwert hält, verkürzt die Lebensdauer der Wicklung.

Ein praxisnaher Ansatz ist, die Geschwindigkeit des Zuführbands nach dem Strom des Hauptmotors zu regeln. So wird die Schnecke nie überfüllt, und der Elektromotor bleibt unter seinem Nennstrom. Für die nasse Umgebung ist Schutzart IP55 gegen Spritzwasser geeignet; der Elektromotor sollte jedoch nicht direkt dem Strahl des Waschwassers ausgesetzt und nicht unter der Ablaufleitung angeordnet werden. Die Umgebungsbedingungen sind bei der Bestellung anzugeben.

Beispielmodelle

Nachfolgend Beispiele aus dem Leistungsbereich, der bei Schneckenpressen mit Getriebe verwendet wird. Alle sind 4-polig, mit Graugussgehäuse, Schutzart IP55 und Isolationsklasse F; die Speisung erfolgt mit 400/690 V (Δ/Y), 50 Hz.

• 225M-4: 45 kW, 1485 U/min, IEC 225M, Nenndrehmoment 289,4 Nm.
• 250M-4: 55 kW, 1485 U/min, IEC 250M, Nenndrehmoment 353,7 Nm.
• 280S-4: 75 kW, 1486 U/min, IEC 280S, Nenndrehmoment 482 Nm, Betriebsfaktor 1,15. Diese Reserve ist eine Sicherheitsmarge; sie dient nicht dazu, den Elektromotor kleiner zu wählen.

Welche Leistung passt, bestimmen die Angaben zu vorhandenem Elektromotor und Getriebe auf dem Maschinentypenschild. Aktuelle Preise finden Sie auf den Produktseiten; für weitere Anwendungen in der Kunststoffbranche lesen Sie die Seite Elektromotoren für die Kunststoff- und Gummiverarbeitung.

Fazit und Angaben für ein Angebot

Die Auswahl des Elektromotors einer Schneckenpresse beruht darauf, die Getriebeübersetzung beizubehalten und den Anlauf mit gefüllter Schnecke zu beherrschen. Eine Änderung der Polzahl verändert den Prozess; bei Anlaufproblemen werden zuerst Anlaufart und Entleerungsverfahren untersucht. Übermitteln Sie uns:

• Foto des Typenschilds des vorhandenen Elektromotors (Leistung, Drehzahl, Spannung, Baugrößencode)
• Getriebetypenschild oder Übersetzung sowie Art der Eingangsanbindung
• verwendete Anlaufart und das beim Anlauf auftretende Problem
• Bauform und Umgebung des Elektromotors

Passende Modelle und aktuelle Preise finden Sie auf der Seite Elektromotor kaufen. Senden Sie Typenschildfoto, Drehzahl und Montageangaben Ihres vorhandenen Elektromotors über die Seite für den Typenschild-Upload und fordern Sie ein Angebot für das passende Modell an. Für weitere Fragen steht unsere Kontaktseite offen.

Häufig gestellte Fragen

Gewinnt man Drehmoment, wenn man den Elektromotor der Schneckenpresse von 4 auf 6 Pole umstellt?

Das Drehmoment an der Motorwelle steigt, doch die Schnecke dreht um etwa ein Drittel langsamer, und die Kapazität sinkt. Ohne Änderung der Getriebeübersetzung wird ein Polzahlwechsel nicht empfohlen.

Was ist zu tun, wenn der Elektromotor beim Anlauf mit gefüllter Schnecke nicht dreht?

Prüfen Sie zuerst die Anlaufart; Stern-Dreieck und Sanftanlasser senken das Anlaufmoment. Ein Verfahren zum Leeren der Schnecke nach dem Stillstand ist in den meisten Fällen wirksamer als ein größerer Elektromotor.

Schadet ein größerer Elektromotor dem Getriebe?

Das ist möglich. Bei einer Blockade überträgt ein stärkerer Elektromotor mehr Drehmoment auf das Getriebe; zulässige Antriebsleistung und Abtriebsdrehmoment des Getriebes sind zu prüfen.

Werden Elektromotoren für Zentrifugaltrockner und Schneckenpresse gleich ausgewählt?

Nein. Der Zentrifugaltrockner dreht einen trägen Rotor mit hoher Drehzahl; die Schneckenpresse ist eine Schnecke, die bei niedriger Drehzahl ein hohes Drehmoment verlangt. Drehzahl, Anbindung und Anlaufbedingungen sind verschieden.