Pneumatik in der Grauzone

Zylinder - Wer Nahrungsmittel produziert, stellt hohe Ansprüche an Hygiene und Sauberkeit: Also Verschmutzungsrisiko gleich null und Qualität gegen 100. Lebensmittelechtheit als ungeschriebenes Gesetz gilt auch fürs Design von Komponenten und Systemen. Sie müssen auch in der so genannten Grauzone ›Echtheit‹ beweisen.

30. Juni 2005

Die Prozesse bei der Lebensmittelherstellung lassen sich, vereinfacht dargestellt, in drei Zonen unterschiedlicher Stufen von Sauberkeit und Hygiene einteilen. Die ›schwarze‹ Zone: Beispielsweise Milchkühe, die auf der Weide oder im Stall stehen, oder Schweine, die zum Schlachthof transportiert werden. Die Anforderungen an Sauberkeit und Hygiene sind nicht höher als das, was allein von der Natur der Sache her machbar und sinnvoll ist. Die ›weiße‹ Zone ist gekennzeichnet von höchsten, geradezu klinischen Ansprüchen und Materialien aus Edelstahl, denn in dieser Endstufe der Lebensmittelherstellung geht es darum, hygienisch vollkommen makellose Produkte herzustellen.

Zwischen schwarz und weiß liegt die ›graue‹ Zone, mit spezifischen Sauberkeits- und Hygieneforderungen, die aber noch nicht der ›weißen‹ Zone entsprechen müssen. Rein technisch betrachtet, könnte man Produkte aus der weißen Zone (Edelstahl) einsetzen, doch das wäre betriebswirtschaftlich nicht sinnvoll. Genau hier, in der zweiten, der ›grauen‹ Zone, kommen in der Antriebstechnik neu entwickelte Pneumatikzylinder zum Zuge.

In solchen Industriebereichen, die unter anderem mit Problemen wie Bakterienbefall oder Prozessrückständen konfrontiert sind, wenden Erstausrüster viel Zeit und Ressourcen auf, um sicherzustellen, dass ihre Maschinenkonzeption das erforderliche Maß an Hygiene bietet - wozu eben auch die pneumatischen Antriebszylinder zählen. Genau für diesen Bereich wurde der ›Smoothline‹-Zylinder entwickelt. Die neuen Smoothline-Zylinder von Norgren fallen als erstes durch ihre glatten und gerundeten Oberflächen auf. In Bereichen der Lebensmittelindustrie wie Verpackungstechnik, Getränkeherstellung, Milchwirtschaft, Abfülltechnologie, haben sich die Reinigungskonzepte in den letzten Jahren grundlegend verändert. In der Vergangenheit war es üblich, in solchen hygienekritischen Applikationen mit Hochdruckreinigern zu arbeiten: Produktionsrückstände und Bakterien wurden aus der Maschine entfernt - fanden sich aber auch an den Wänden der Werkshalle wieder, oder in Ecken und Nuten von pneumatischen Geräten. Dieses brachte immer wieder Probleme. Führende Hersteller von Reinigungsmitteln entwickelten daher geänderte Reinigungsprozesse: Als erstes wird die gesamte Maschine mit Reinigungsmittel eingeschäumt, und nach einer bestimmten Einwirkzeit wird mit leichtem Wasserdruck abgespült. Dieser Prozess verlangt allerdings nach geschlossenen, balligen (gerundeten) Oberflächen, und es dürfen keine Löcher, Bohrungen oder Spalten zwischen den Bauteilen bestehen, in denen sich Reinigungsmittel oder Rückstände festsetzen könnten.

Die Oberflächen des Smoothline-Zylinders sind konvex (ballig) gestaltet. Alle Boh- rungen sind mit Edelstahl-Außensechskantschrauben verschlossen. So erfüllt der Zylinder die äußeren Anforderungen des neuen Reinigungskonzepts und die in der EN 1672-2 geforderte Gestaltung von Geometrien. Bei herkömmlichen Zylindern können Rückstände in Nuten der Zylinderend- deckel und/oder in den Schalternuten des Rohrprofils verbleiben. Bei Smoothline-Zylindern ist dieses Risiko ausgeschlossen.

Die glatten und gerundeten Oberflächen stellen den sichtbaren Teil eines ganzen Pakets von Maßnahmen dar, die den Zylinder letztlich für hygienekritische Anforderungen geeignet macht. Zylinderboden und -deckel sind mit abgedichteten Bundmuttern und Zugstangen befestigt. Bohrungen sind mit speziellen konvexen Edelstahlschrauben, mit Dichtringen aus PTFE, verschlossen. Die konvexe Gestaltung der Rohrprofile (Aluminium-Strangpressprofil) und Enddeckel ermöglicht die einfache Reinigung; Reinigungsmittel oder Wasser haften nicht an den technisch eloxierten Oberflächen. Ein spezielles Dicht-/Abstreifelement für die Kolbenstange aus Polyurethan bietet eine erhöhte Abstreiffunktion gegenüber Staub, chemischen Partikeln oder Reinigungsflüssigkeiten, gleichzeitig erfüllt es den Anspruch auf geringe Reibung bei langer Lebensdauer. Die Flachdichtung zwischen Rohrprofil und Enddeckeln, bestehend aus Edelstahl mit aufvulkanisiertem Nitilkautschuk, verhindert ebenfalls das Eindringen von Reinigungsmitteln oder Wasser und erfüllt somit die EN 1672-2-Ansprüche. All diese technischen Merkmale werden während der Entwicklung umfassenden Tests und Dauerversuchen gemäß Norgren-eigenen Spezifikationen unterzogen. Viele Faktoren haben Einfluss auf die Lebensdauer der Pneumatikzylinder. Konzentriert haben sich die Lebensdauertests auf Dichtungsmaterialien, Oberflächenqualität und Schmiermittelmengen. Wichtige Parameter sind Umgebungslufttemperatur, Luftfeuchte, Zylinderbefestigung, Lasten und Querkräfte, Hublängen, Betriebsdruck, Geschwindigkeit. Als Bedingung des pneumatischen Tests wurden festgelegt: 8 bar Betriebsdruck, ungeölte, trockene Druckluft, +20°C Umgebungstemperatur, horizontale Lage, Geschwindigkeit 1 m/s, 1,5 kg Sei-tenlast.Ergebnis:keineBeanstandungen!

Die Tests der Zylinder gegenüber äußeren Einflüssen - Schutzarten IP66/67 - begann mit dem Eintauchen für 30 Minuten in 1 m tiefes Wasser. Kein Wasser ist in den Zylinder eingedrungen.

Die nächste Stufe war um einiges härter, doch auch bei der äußeren Reinigung des Zylinders mit einem 120 bar-Hochdruckreiniger drang kein Wasser ein.

Der folgende Test klingt ungewöhnlich: Der Smoothline-Zylinder wurde mit Reinigungsmittel in einer Haushalts-Geschirrspülmaschine, bei einer Temperatur von 55°C, gereinigt. Dieser Test stellte sicher, dass der Zylinder auch unter Einfluss von Reinigungsmittel, Temperatur und ständigem Überschwallen dicht ist. Auch diesen Test hat der Zylinder schadlos überstanden.

In enger Zusammenarbeit mit Ecolab, Hersteller von Topax-Reinigungsmitteln, wurden umfangreiche, erfolgreiche Tests zur Beständigkeit der Zylindermaterialien und Dichtungswerkstoffe gegenüber verschiedenen in der Lebensmittelindustrie verwendeten Reinigungsmitteln durchgeführt.

Angeboten wird der Smoothline-Zylinder in drei Standardvarianten: Als doppelt wirkender Pneumatikzylinder mit einstellbarer Endlagendämpfung, doppelt wirkend mit einstellbarer Endlagendämpfung und fester Endlagenabfrage sowie doppelt wirkend mit einstellbarer Endlagendämpfung und einstellbarer Endlagenabfrage. Der Standard-Magnetschalter (Reed oder Induktiv) ist zentral auf einen elektrischen Anschluss (M12x-Stecker, vierpolig, 4x90° rotierbar) intern verkabelt und erfüllt somit die geforderte Schutzart IP66/67. Des Weiteren ist diese Ausführung für einen Temperaturbereich von -20 bis + 80 °C geeignet.

Zum einfachen Einstellen der Endlagenabfrage ist kein spezielles Werkzeug notwendig: Die Einstellung kann durch einen handelsüblichen Schraubendreher erfolgen (Einstellbereich 50 mm). Zusätzlich zu dem Pneumatikzylinder bietet Norgren noch ein umfangreiches Befestigungsprogramm in verschiedenen Werkstoffqualitäten an.

Als ein besonderes Highlight ist die integrierte Schwenkbefestigung mit Kunststofflager am Zylinderboden zu erwähnen. Durch diese Integration konnten weitere Ecken, Kanten, Spalte und Befestigungslöcher minimiert werden. Zusätzliche Abdeckschrauben bieten somit einen optimalen Rundumschutz an. Mit den Smoothline-Zylindern bietet Norgren einen pneumatischen Antrieb, konform zu den Normen ISO 6431, VDMA 24562, NFE 49-003-1 und EN 1672-2.

Erschienen in Ausgabe: 03/2004