Emissionsabsaugung – starke Leistung für reine Luft

Bild 1: Moderne CNC-Zerspanungsmaschinen führen in der Werkshalle zu einer verstärkten Belastung der Luft mit Schadstoffen. Luftreiniger schaffen hier Abhilfe. (Bild: ISI-Industrieprodukte GmbH) / Fig. 1: Modern CNC cutting machines increase the amount of contaminants in the air in factory buildings; this can be remedied by air purifiers. (Photo: ISI-Industrieprodukte GmbH)

Bild 2: Ventilatoren sorgen dafür, dass die verschmutzte Abluft der metallbearbeitenden Maschinen die unterschiedlichen Filtersysteme passiert. (Bild: ISI-Industrieprodukte GmbH) / Fig. 2: Fans ensure that the contaminated air extracted from metalworking machines passes through the various filter systems. (Photo: ISI-Industrieprodukte GmbH)

Bild 3: EC-Motoren von ebm-papst übertreffen das von der ErP-Richtlinie geforderte Effizienzniveau deutlich. (Bild ebm-papst) /

Fig. 3: EC motors from ebm-papst significantly exceed the efficiency level called for by the ErP Directive. (Photo: ebm-papst)

Bild 4: „Gesiebte Luft“: Das Vorleitgitter reduziert die Geräuschentwicklung durch die Gleichrichtung der Strömung deutlich. (Bild: ebm-papst) / Fig. 4: “Sifted air”: Air-inlet guards reduce noise considerably by straightening out the air flow. (Photo: ebm-papst)

Bild 5: Kompakt und einfach zu installieren: EC-Ventilatoren für die Emissionsabsaugung. (Bild: ebm-papst) / Fig. 5: Compact and easy to install: EC fans for emissions extraction. (Photo: ebm-papst)

Jeder Mitarbeiter hat Anspruch auf saubere Atemluft. Das gilt auch für die metallbearbeitende Industrie. Hier entstehen bei der spanenden und spanlosen Bearbeitung durch die eingesetzten Kühlschmierstoffe Aerosole, Ölnebel und Dämpfe, die die Luft in der Produktionsumgebung verschmutzen (siehe Bild 1). Dies belastet die Umwelt und kann die Gesundheit der Mitarbeiter gefährden. Es gelten deshalb gesetzlich vorgeschriebene Grenzwerte. Damit diese nicht überschritten werden, sind an Werkzeugmaschinen und Bearbeitungszentren üblicherweise entsprechende zentrale oder dezentrale Geräte zur Luftreinigung installiert. Als ErP-konforme Antriebe für ihre Ventilatoren bieten sich gleich aus mehreren Gründen moderne EC-Motoren von ebm-papst an.

Luftreinigungsgeräte basieren üblicherweise auf einem mehrstufigen mechanischen Filter- und Abscheideverfahren. Ventilatoren sorgen dafür, dass die verschmutzte Abluft von metallbearbeitenden Maschinen die unterschiedlichen Filtersysteme passiert (siehe Bild 2). So werden Emissionen wie Öl- und Emulsionsnebel sowie Schwebstoffe sicher entfernt. Gefordert sind hier Ventilatoren, die bei eher niedrigem Volumenstrom einen relativ hohen Druck erzeugen. Dieser ist nötig, um den Widerstand der Filter zu überwinden. Außerdem sollten sich die Ventilatoren möglichst einfach regeln lassen. Mit ihnen lässt sich das Absaugvolumen an den tatsächlichen Bedarf anpassen und ein energiesparender Teillastbetrieb wird möglich. Im Teillastbetrieb verlängern sich zudem die Standzeiten der Filter. Gleichzeitig bleibt bei entsprechender Regelung der Motordrehzahl auch bei zunehmender Filterverschmutzung das Absaugverhalten konstant. Auch kann man Leistungsreserven für zukünftige Anlagenerweiterungen schaffen, da sich Drehzahl und Luftleistung entsprechend nachregeln lassen.

AC-Motoren stoßen an ihre Grenzen

Als praxisgerechte Ventilatorenantriebe galten bei Luftreinigungsgeräten bisher frequenzumrichtergespeiste AC-Motoren. Mittlerweile hat sich das jedoch geändert, da diese oft nicht mehr den aktuell gültigen Anforderungen der ErP-Richtlinie (Ökodesign-Richtlinie) entsprechen. Als ErP-konforme Alternative bieten sich heute deshalb in vielen Fällen moderne EC-Ventilatoren an (siehe Bild 3). Die von ebm-papst entwickelte, innovative GreenTech EC-Technik beispielsweise kann bei Luftreinigungsgeräten all ihre Stärken ausspielen: Die EC-Motoren sind vom Prinzip her permanentmagneterregte Synchronmotoren. Bei ihnen folgt ein magnetischer Rotor synchron einem Drehfeld, das elektronisch erzeugt wird. Über die Ansteuerelektronik lassen sich beliebige Betriebsdrehzahlen realisieren, auch oberhalb der von der Netzfrequenz vorgegebenen Grenzen von 3.000 U/min für Asynchronmotoren.

Hoher Wirkungsgrad, ruhiger Lauf und Vernetzung

EC-Ventilatoren arbeiten mit wesentlich höheren Wirkungsgraden als Asynchronmotoren. Die optimierte Kommutierung erlaubt einen Teillastbetrieb bis 1:10, ohne dass der Wirkungsgrad sinkt. Der Volumenstrom ist dabei bedarfsgerecht über einen 0-10 V-Linear- oder PWM-Eingang regelbar. Ein PID-Regler ist in der Motorelektronik integriert. Per MODBUS lassen sich zudem mehrere Ventilatoren komfortabel miteinander vernetzen und dann zentral z. B. gekoppelt mit einer Raumluftüberwachung ansteuern. Gleichzeitig lassen sich über den BUS natürlich auch  Diagnose- und Warnfunktionen nutzen.

Der hohe Wirkungsgrad der EC-Motoren spart aber nicht nur Energie und senkt die Betriebskosten, sondern es entsteht auch weniger Abwärme. So heizen die Luftreinigungsgeräte im Sommer nicht noch zusätzlich die Werkshallen mit auf. Kommutierung und Motordesign sorgen außerdem für hohe Laufruhe. Die hohen Taktfrequenzen sind akustisch nicht wahrnehmbar – folglich sinkt die Geräuschemission. Die „Leiseläufer“ eignen sich dadurch auch für Einsatzbereiche, in denen Lärmschutzbestimmungen zu beachten sind und der Hersteller kann unter Umständen Dämmmaterial einsparen.

Man kann jedoch noch einen Schritt weiter gehen. Luftbewegung geht stets mit einer gewissen Geräuschentwicklung einher. Kombiniert man nun die EC-Ventilatoren mit einem saugseitig platzierten Vorleitgitter (siehe Bild 4) reduziert sich die Geräuschemission drastisch, Verwirbelungen und störende niederfrequente Töne werden minimiert. Gerade, wo sich Mensch und Technik Räume teilen, kommt es dadurch sonst oft zu Reibungspunkten.

Einfache Installation und Inbetriebnahme

Die Ventilatoren von ebm-papst mit rückwärts gekrümmten, nach strömungstechnischen Kriterien optimierten Aluminiumlaufrädern für den Einsatz in Luftreinigern stehen in den Baugrößen 250 und 310 zur Verfügung (siehe Bild 5). Sie decken mit Antriebsleistungen zwischen 250 W und bis zu 12 kW ab. Bei kurzen Lieferzeiten bieten sie flexible Montagemöglichkeiten, denn sie lassen sich mit vertikaler oder horizontaler Motorwelle einbauen. Durch die kompakten Abmessungen eignen sie sich auch für ein Retrofit, z. B. wenn bei Nachrüstungen Energie gespart werden soll oder mehr Luftleistung aus kleinem Bauraum gewünscht ist. Meist sind bei einem solchen nachträglichen Austausch dann, wenn überhaupt, nur geringe Anpassungen notwendig.

Da bei den EC-Ventilatoren Elektronik und Motor eine Einheit bilden, spart der Anwender Einbauraum und die Installation vereinfacht sich. Weil Motor und Elektronik im Motorsystem bereits perfekt aufeinander abgestimmt sind, werden auch zusätzliche elektronische Filter und geschirmte Kabel überflüssig. Zudem ist ein externer Motorschutzschalter nicht notwendig. Kostenintensive Abstimmungen bei der Inbetriebnahme in den Luftreinigungsgeräten entfallen genauso wie Erdungs- und Schirmungsmaßnahmen. Damit sind die energieeffizienten und ErP-konformen EC-Ventilatoren für zentrale und dezentrale Luftreinigungsgeräte in vielerlei Hinsicht eine lohnende Alternative.