VAKUUMREGELUNG STABILISIERT DIE GLASFORMUNG

Bei der Herstellung von Behälterglas entscheidet sich innerhalb weniger Sekunden, ob Geometrie, Wandstärkenverteilung und Oberflächenqualität den vorgegebenen Anforderungen entsprechen. Wenn ein glühender Glastropfen in die Form eintritt, muss das Material schnell und möglichst gleichmäßig verteilt werden. Dabei spielt das Vakuum eine wichtige Rolle: Es unterstützt die Entlüftung der Formräume und beeinflusst gemeinsam mit dem von innen anliegenden Überdruck die eigentliche Formgebung.

Im Ardagh-Glaswerk in Neuenhagen wurde die bisherige Vakuumversorgung deshalb durch ein neues, gemeinsam mit Busch Vacuum Solutions entwickeltes Konzept ersetzt. Ziel war es, das Vakuumniveau stärker an die wechselnden Anforderungen des Formgebungsprozesses anzupassen.

Vakuum als Prozessparameter

In modernen Individual-Section-Maschinen, kurz IS-Maschinen, ist nicht allein die maximale Förderleistung einer Vakuumpumpe entscheidend. Wichtiger ist, dass das gesamte System das jeweils benötigte Vakuumniveau schnell und stabil bereitstellen kann.

Der Bedarf verändert sich während der Produktion laufend. Unterschiedliche Behältergeometrien, Tropfengewichte, Zykluszeiten oder thermische Zustände des Glases beeinflussen die Gaslast und damit das benötigte Vakuum. Entsprechend muss die Vakuumversorgung dynamisch auf Veränderungen reagieren. In der früheren Konfiguration arbeitete Ardagh mit ölgeschmierten Drehschieber-Vakuumpumpen. Das Vakuumniveau wurde durch vollständiges Zu- oder Abschalten einzelner Pumpenstufen angepasst. Eine fein abgestimmte Regelung war damit nur eingeschränkt möglich.

Bei Produktwechseln oder veränderten Zykluszeiten konnte das zur Folge haben, dass das benötigte Vakuumniveau zeitweise nicht exakt zum Prozess passte. Für eine reproduzierbare Glasformung ist jedoch entscheidend, dass Druckschwankungen und Überschwinger möglichst vermieden werden.

Frequenzgeregelte Schrauben-Vakuumpumpen

Das neue Konzept basiert auf Schrauben-Vakuumpumpen der Baureihe COBRA NC von Busch. Die trockene Schraubentechnologie arbeitet ohne Betriebsflüssigkeiten im Verdichtungsraum und ist für den kontinuierlichen industriellen Betrieb ausgelegt. Die eingesetzten Pumpen sind mit Frequenzumrichtern ausgestattet. Dadurch lässt sich die Motordrehzahl kontinuierlich an den tatsächlichen Prozessbedarf anpassen. Statt permanent mit voller Leistung zu arbeiten, laufen die Pumpen überwiegend im Teillastbereich und erhöhen ihre Leistung nur dann, wenn der Prozess dies erfordert.

Eine integrierte Druckmessung erfasst das aktuelle Vakuumniveau fortlaufend. Über den Regelkreis wird die Drehzahl der Pumpen entsprechend angepasst. Das Vakuum wird damit nicht mehr als statische Versorgungsgröße behandelt, sondern als aktiv geregelter Prozessparameter.

Konstantere Bedingungen bei wechselnder Last

Durch die kontinuierliche Regelung sollen die Vakuumbedingungen während des gesamten Formgebungszyklus stabil bleiben. Das ist insbesondere dann relevant, wenn sich Lastzustände infolge wechselnder Produkte oder Betriebsbedingungen verändern.

Konstantere Vakuumverhältnisse wirken sich unmittelbar auf die Glasformung aus. Nach Angaben der Projektpartner lassen sich Wandstärken gleichmäßiger ausbilden, qualitätsrelevante Abweichungen reduzieren und Nachjustierungen im laufenden Betrieb verringern.

„Die neue Vakuumlösung hat unsere Prozessstabilität deutlich verbessert“, sagt Guido Reichelt, Elektromeister bei Ardagh Neuenhagen. „Mit der vorherigen Technik kam es zu Druckschwankungen im System – heute bleibt das Vakuumniveau konstant. Das sorgt für gleichmäßige Formbedingungen und ermöglicht es uns, Energieeinsatz, Lärm- und Wärmelast sowie den Wartungsaufwand spürbar zu reduzieren.“

Weniger Energie und geringere Belastung

Die bedarfsgerechte Fahrweise soll zugleich den Energieeinsatz reduzieren. Da die Pumpen nicht permanent mit maximaler Leistung betrieben werden, wird nur so viel Förderleistung bereitgestellt, wie aktuell benötigt wird.

Der Teillastbetrieb reduziert zudem die mechanische und thermische Beanspruchung der Pumpen. Nach Angaben von Busch sinken dadurch Verschleiß und Wartungsaufwand, während sich die Wartungsintervalle verlängern können. Für Ardagh ergeben sich daraus mehrere Effekte: Neben der stabileren Formgebung sollen auch Anlagenverfügbarkeit und Planbarkeit des Betriebs verbessert werden. Gleichzeitig sinken Lärm- und Wärmelast im Umfeld der Vakuumversorgung.

Modularer Aufbau für variable Prozesse

Das in Neuenhagen eingesetzte Vakuumkonzept ist modular aufgebaut. Damit lässt es sich an unterschiedliche Produktionsbedingungen und Leistungsanforderungen anpassen. Gerade bei Formprozessen mit häufig wechselnden Geometrien oder dynamischen Betriebszuständen kann eine solche Regelung Vorteile bieten. Entscheidend ist dabei nicht nur die eingesetzte Pumpentechnik, sondern die Abstimmung von Druckmessung, Regelung und Förderleistung auf den konkreten Prozess.

Das Projekt bei Ardagh zeigt damit, wie sich Vakuum stärker als kontrollierbare Prozessgröße in die industrielle Glasformung integrieren lässt. Ziel ist nicht allein eine zuverlässige Vakuumversorgung, sondern eine möglichst reproduzierbare Formgebung bei gleichzeitig effizienterem Anlagenbetrieb.