Beim Verpacken von Lebensmitteln und anderen Produkten spielt die Vakuumtechnik eine herausragende Rolle. Von der Vakuum-, über Schlauchbeutel- bis zur Blister- oder Tiefziehverpackung wird Vakuum benötigt. Ohne Vakuum wären auch das Handling und der Transport von Kartons oder die Automatisierung von Palettier- und Kommissionierungssystemen nicht möglich. Verschiedene Abfüllmaschinen nutzen Vakuum ebenfalls für die Zufuhr der Produkte oder zum Handling der Verpackungen (Pick & Place).
Die Vakuumtechnik ist, im Gegensatz zur Drucklufttechnik, für viele Anwender nicht so einfach zu verstehen. Deshalb werden Vakuumpumpen oft falsch eingesetzt oder sind in ihrer Leistung überdimensioniert. Die Folge sind dann unbefriedigende Ergebnisse, störanfällige Prozesse oder zu hohe Energie- beziehungsweise Betriebskosten. Die folgenden 10 Punkte sollen helfen, Vakuumtechnik möglichst effektiv und effizient einzusetzen, um Prozesse zu optimieren und Betriebskosten zu senken.
Neben dem Vakuumniveau, das eine Vakuumpumpe erreicht (man spricht hier vom Enddruck), ist das Saugvermögen der Vakuumpumpe eine wichtige Kenngröße. Das Saugvermögen gibt an, wieviel Luft eine Vakuumpumpe in einer bestimmten Zeit abzusaugen vermag. Das Saugvermögen wird üblicherweise in Kubikmeter pro Stunde [m3/h] angegeben. Beide technischen Parameter sind voneinander abhängig. Diese Abhängigkeit wird in der sogenannten Saugvermögenskurve dargestellt.
- . Wahl des optimalen Vakuumerzeugers
Es gibt die unterschiedlichsten Vakuumtechnologien. Im Bereich der Verpackungstechnik kommen hauptsächlich folgende mechanische Vakuumpumpen oder Gebläse zum Einsatz:
- . Entscheidung zwischen zentraler oder lokalen Vakuumversorgung
Die Entscheidung zwischen einer zentralen Vakuumversorgung für einen ganzen Betrieb oder mehrere Vakuumverbraucher und der Versorgung einzelner Maschinen mit jeweils einer Vakuumpumpe hat entscheidenden Einfluss auf die Anschaffungs- und Betriebskosten und sollte deshalb genau abgewogen werden.
Einzelne Vakuumpumpen, die in eine Maschine eingebaut oder in deren Nähe installiert werden, sind im Vergleich zu einer zentralen Vakuumversorgung kostengünstiger zu erwerben, zumal die Kosten für die Anschaffung und die Installation eines Rohrleitungssystems entfallen. Grundsätzlich ist aber zu bedenken, dass eine zentrale Vakuumversorgung mit wesentlich weniger Vakuumpumpen auskommt als eine dezentrale Lösung. Die Betriebskosten werden gesenkt, weil die Wartungs- und Energiekosten geringer sind. Außerdem kann eine zentrale Vakuumversorgung außerhalb der Verpackungs- oder Produktionsräume aufgestellt werden. Es entfallen also Lärm- und Wärmeentwicklung an den Arbeitsplätzen. Eine zentrale Vakuumversorgung kann zudem mit einer Steuerung einfacher die Leistungsanforderungen bedarfsabhängig erfüllen und über eine breitere Leistungsspanne betrieben werden.
Zur Entscheidung pro oder contra einer zentralen Vakuumversorgung sollte ebenfalls ein Vakuumexperte hinzugezogen werden. Die Firma Busch Vacuum Solutions verfügt über jahrzehntelange Erfahrung bei der Auslegung und Realisierung von zentralen Vakuumversorgungsanlagen und bietet ihren Kunden individuelle Lösungen an.
- . Vakuumbehälter oder -puffer zur Steigerung der Effizienz
Vakuumbehälter an einzelnen Vakuumpumpen und auch an größeren Vakuumversorgungssystemen können enorme Energieeinsparungen bewirken.
Vakuumbehälter können zwischen der Vakuumpumpe oder dem Vakuumsystem und den Verbrauchern installiert werden. Durch eine einfache Steuerung kann das Vakuum im Behälter auf einem bestimmten Druckniveau gehalten werden. Ist dieses Druckniveau erreicht, schaltet die Vakuumpumpe automatisch ab beziehungsweise geht in den Stand-by-Modus. Erhöht sich der Druck über einen definierten Wert im Behälter, schaltet sich die Vakuumpumpe wieder an. Ohne diesen vorgeschalteten Vakuumbehälter würde eine Vakuumpumpe immer mit 100 Prozent Leistung durchlaufen und dementsprechend mehr Energie verbrauchen. Der Einsatz einer drehzahlgeregelten Vakuumpumpe kann die Energieeinsparung noch erhöhen.
Busch Vacuum Solutions bietet komplette Einheiten mit geregelten Vakuumpumpen und Vakuumbehältern standardmäßig an und baut auch individuelle Vakuumsysteme mit vorgeschalteten Behältern.
- . Zusammenarbeit mit Vakuumexperten
Jede Vakuumtechnologie und jede Konfiguration eines Vakuumsystems haben Vor- und Nachteile. Die Auswahl der besten Vakuumlösung erfordert sowohl fundierte Kenntnisse in der Vakuumtechnik als auch der Prozesse des Anwenders.
Deshalb ist es empfehlenswert, stets mit einem Vakuumspezialisten zusammenzuarbeiten. Busch Vacuum Solutions verfügt über ein globales Netzwerk von Vakuumspezialisten, die sich auf einzelne Anwendungen und Märkte fokussieren. Durch das breite und umfassende Portfolio an verschiedensten Vakuumtechnologien können diese die optimale Lösung für jede individuelle Anwendung anbieten.
- . Energiekosten betrachten
Die Energiekosten eines Vakuumerzeugers können nicht anhand der Nennstromleistung des Antriebmotors berechnet werden, da dieser den wirklichen Stromverbrauch nur bedingt widerspiegelt. Irreführend sind Angaben zur Nennleistung des Motors mit zusätzlicher Nennung eines Service-Faktors. Dies ist zwar nach der US-amerikanischen NEMA-Norm zulässig, suggeriert aber einen geringeren Stromverbrauch als in der Realität.
Hinzu kommt, dass unterschiedliche Vakuumtechnologien in verschiedenen Druckbereichen unterschiedlich viel Strom aufnehmen. Eine ölgeschmierte Drehschieber-Vakuumpumpe benötigt etwa bei einem Vakuumniveau von 0,1 bis 10 Millibar nur 40 bis 60 Prozent der angegebenen Nennleistung. Ein direkter Vergleich des Energieverbrauchs ist nur möglich, wenn die Wellenleistung über den ganzen Druckverlauf bekannt ist und man die Druckverhältnisse im Verpackungsprozess kennt. Seriöse Hersteller von Vakuumpumpen und -systemen berechnen ihren Kunden den zu erwartenden Energieverbrauch.
- . Gesamtkosten betrachten
Bei der Anschaffung von Vakuumtechnik sollten nicht nur die Investitions- und Energiekosten verschiedener Vakuumpumpen beziehungsweise verschiedener Hersteller untereinander verglichen und als Entscheidungshilfe herangezogen werden. Es sollten stets die zu erwartenden Gesamtkosten über einen längeren Zeitraum betrachtet werden. Die Betriebskosten können, neben den Energiekosten, sehr unterschiedlich sein. Zu berücksichtigen sind Wartungsarbeiten und daraus resultierende Stillstandszeiten, Kosten für Ersatzteile sowie die Betriebsmittelbeschaffung und -entsorgung.
- . Verfügbarkeit von Service und Ersatzteilen prüfen
Die Zuverlässigkeit eines Verpackungsprozesses hängt meist direkt von der Betriebssicherheit der Vakuumpumpe oder des Vakuumsystems ab. Deshalb ist es wichtig, einen seriösen Anbieter zu wählen, der schnelle und zuverlässige Servicedienstleistungen vor Ort anbietet und Ersatz- oder Verschleißteile umgehend liefern kann. Busch Vacuum Solutions hat das dichteste globale Servicenetz und bietet für Notfälle einen 24-Stunden-Service an.
- 0. Blick in die Zukunft: Industrie 4.0
Die heutigen Vakuumpumpen ermöglichen eine einfache Wartung mit leichtem Zugang zu allen wartungsrelevanten Teilen. Busch bietet zudem vertragliche Servicedienstleistungen zum Pauschalpreis an und übernimmt die Verantwortung für die Betriebssicherheit der Vakuumpumpe oder des Vakuumsystems. Somit ist der Betreiber abgesichert und muss kein eigenes Wartungspersonal bereithalten. Busch hat aber bereits heute Vakuumpumpen im Programm, die über intelligente Sensoren den Bediener oder Servicetechniker in Echtzeit über anstehende Wartungsarbeiten informieren. Außerdem sind Nachrüstsätze verfügbar, mit denen vorhandene Vakuumpumpen für Industrie 4.0 ertüchtigt werden können.