Der Spezialist für Dosiergeräte bei Three-Tec, Daniel Widmer, beantwortet die wichtigsten Fragen rund um das Thema Dosierung.

Welche Branchen setzen Dosiergeräte von Three-Tec typischerweise ein und welche Anforderungen haben diese Kunden?
Die Vorteile unserer Dosiergeräte sind neben kundenspezifischen Lösungen oder Anpassungen auch überdurchschnittliche Qualität, gute Reinigbarkeit, hochwertige Materialien, langlebige Antriebe, gute Abdichtungen und auf Wunsch sind die Geräte mit allen möglichen Arten von Zertifikaten erhältlich, dazu gehören auch explosionsgeschützte Ausführungen mit ATEX-Zertifikat. Unsere Geräte werden häufig in der Chemie-, Lebensmittel- und Pharmaindustrie eingesetzt, finden grundsätzlich jedoch in nahezu allen Branchen Anwendung. Jegliche Arten von Feststoffen können damit dosiert werden. Speziell entwickelt für schwerfliessende und mikronisierte Pulver, können wir aber auch Griess, Körner, Mikro-Granulate, Pellets, Flocken, Schnipsel oder auch Fasern dosieren.

Welche Eigenschaften eines Materials bestimmen die Auswahl des passenden Dosiergerätes?
Das gehört zu den sehr wichtigen Fragen, weil dies den Preis eines Dosiergerätes stark beeinflusst. Je nach Fliessfähigkeit und Art des Schüttgutes wird der Dosiergerätetyp ausgewählt. Einschneckendosiergeräte ohne Austragshilfe/Brückenbrecher funktionieren gut mit freifliessenden Schüttgütern. Einschneckendosiergeräte mit einer Austragshilfe funktionieren gut mit gutfliessenden bis leicht brückenbildenden Schüttgütern. Doppelschneckendosiergeräte haben bei Three-Tec immer eine Austragshilfe und werden für schlecht fliessende Schüttguter, die stärker zu Brückenbildung neigen, eingesetzt. Das sind oftmals pulverförmige Dosiergüter.

Welche Herausforderungen treten beim Dosieren von schlecht fliessenden Schüttgütern auf?
Schlecht oder sehr schlecht fliessende Schüttgüter sind oftmals ‘kohäsiv’ (zusammenhaftend). Je feiner ein Pulver ist, desto kohäsiver ist es. Das führt dazu, dass die Brückenbildung im Dosiertrichter so störend ist, dass selbst Austragshilfen ungenügend helfen und einen instabilen Austrag verursachen. Um diese Pulver gleichmässig zu dosieren hat Three-Tec das Flachbodendosiergerät entwickelt. Es ist ein Doppelschneckendosiergerät mit einem zylindrischen oder negativ konischen Behälter bis ganz nach unten zu den Dosierschnecken. Diese Form und Ausführung verhindert die Brückenbildungs-Problematik und es hilft auch bei sehr leichten Pulvern welche expandiert, hohl, porös oder amorph sind, um gleichmässig und schnell die Dosierschnecke zu befüllen.

Was unterscheidet volumetrische von gravimetrischen Dosiersystemen und wann kommt welche Technologie zum Einsatz?
Volumetrische Dosiergeräte werden bevorzugt in Anwendungen eingesetzt, bei denen keine hohen Anforderungen an die Genauigkeit gestellt werden, da sie im Vergleich zu gravimetrischen Systemen kostengünstiger sind. Überall dort wo eine Nachvollziehbarkeit des Prozesses und/oder eine hohe Genauigkeit gefordert ist, werden gravimetrische Dosiergeräte eingesetzt. Einem volumetrischen Dosiergerät müssen Zusatzkomponenten in Form einer Plattformwaage und Differentialdosiersteuerung hinzugefügt werden, damit die Dosierung gravimetrisch arbeiten kann. Volumetrische Dosiersysteme arbeiten mit gleichbleibenden Drehzahlen und können nicht automatisch regeln. Bei gravimetrischen Dosiersystemen wird die Austragsmenge durch die SPS-Steuerung kontinuierlich gemessen und geregelt, um eine vorgegebene Durchsatzmenge gleichbleibend und dauerhaft zu halten. Einflüsse wie Behälter-Füllstandhöhe, Schüttdichte-Unterschiede oder ungleichmässiges Fliessverhalten werden durch anpassen der Schneckendrehzahl korrigiert. Die Wägezelle, welche das Differentialgewicht misst, ist dabei allen möglichen Arten von Störeinflüssen wie Vibrationen, Luftzug oder Temperatur ausgesetzt, welche die Steuerung erkennt und herausfiltert.

Warum ist eine präzise Dosierung in industriellen Anwendungen so wichtig?
Dosiergeräte werden nicht nur für Einzel-Abfüllungen benötigt. Wenn mehrere Dosiergeräte nötig sind, um Mischungen und Rezepturen zu erstellen, etwa für nachfolgende Verarbeitungsgeräte wie beispielsweise Mischer oder Extruder, so beeinflusst das die Qualität des Endproduktes. Gleichmässig austragende Dosierungen machen Prozesse sicherer und Endprodukte identischer.

Wie gelingt es, selbst sehr kleine Mengen präzise und reproduzierbar zu dosieren?
Das dosieren kleiner Mengen oder kleinen Durchsätzen, egal ob batch-, chargenweise oder kontinuierlich, ist nur mit hochgenauen Wägezellen möglich, sowie den dafür geeigneten Dosiergeräten. Diese Wägezellen müssen zwangsweise digital sein. Es reicht dabei nicht aus, digitale DMS (Dehnmesstreifen-Technik) zu verwenden. Es müssen spezielle und optimierte Wäge-Messmethoden zur Anwendung kommen, wie sie Mettler-Toledo in ihren hochgenauen, digitalen Wägemodulen einsetzt. Nur diese Systeme liefern die entsprechenden Werte damit die Dosiersteuerung korrekt geregelt werden kann. Entsprechend den kleinen Mengen sind auch ‘kleine’ Dosiergeräte nötig. Three-Tec hat dafür speziell kleine Doppelschneckendosiergeräte mit einem Schneckendurchmesser von nur 5 und 9 mm im Sortiment.

ATEX-Anforderungen spielen in vielen Industrieanwendungen eine wichtige Rolle. Welche besonderen Herausforderungen ergeben sich dadurch für die Auslegung und den Betrieb von Dosiergeräten?
Überall dort, wo im Betrieb Gefahren auftreten können, ist der Endanwender beziehungsweise Endbetreiber dafür verantwortlich, die erforderlichen Sicherheitsmassnahmen umzusetzen und einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. Sicher bedeutet aber nicht nur, dass das Gerät CE-konform ist. Können entzündbare Stäube oder Gase im Gerät oder seiner Umgebung vorkommen oder entstehen, so muss der Explosionsschutz beachtet werden (Richtlinien 2014/34/EU und 1999/92/EG). Das kann bei einer Pulver-Dosierung je nach Material sehr oft der Fall sein. Der Endanwender muss für seine Anlage und örtlichen Gegebenheiten die ATEX-Zone bestimmen und vorgeben. Three-Tec als Maschinenhersteller kann vorab Empfehlungen geben und setzt diese Vorgaben dann um. Es ist ein sehr komplexes Thema, welches Schulung und Wissen voraussetzt. Es müssen spezielle Antriebe eingesetzt werden, es benötigt je nach ATEX-Zone sogar eine extra Abnahme durch eine unabhängige, benannte Stelle.

Gibt es ein besonders spannendes Kundenprojekt oder eine anspruchsvolle Dosieraufgabe, die dir in Erinnerung geblieben ist?
Das Schöne an der Verfahrenstechnik und Prozesstechnik ist, dass immer wieder neue Herausforderungen auf einem zukommen. Probleme müssen gelöst werden, wo andere keine Lösungen haben oder die angedachte Lösung nicht genügend gut funktioniert hat. Es benötigt deshalb viel Erfahrung und Wissen, um genau in solchen Fällen den Kunden helfen zu können. Interessante Projekte gibt es viele. Spezielle Projekte sind beispielsweise sehr tiefe oder sehr hohe Temperaturen und/oder hohe Drücke, so wie sie beispielsweise in Reaktoren vorkommen, oder im Wissen, dass damit sehr gefährliche Stoffe dosiert und verarbeitet werden, oder so kleine Mengen dosiert werden, dass man fast einzelne Körner zählen könnte. Immer besonders sind Projekte dann, wenn man weiss, dass damit auf der Welt etwas wirklich Gutes bewirkt wird.