Für saubere und keimfreie Kühlkreisläufe

Deutgen Automotive setzt bei der Kühlwasseraufbereitung auf das Pipejet-Verfahren

Als Spezialist für Präzisionsspritzguss ist Deutgen Automotive auf eine präzise und kosteneffiziente Temperierung des Prozesses angewiesen. Das gilt auch für die Rückkühlung des Kühlwassers. Als es hier nicht mehr rundlief, wurden die Wasseraufbereitungsexperten von L&R Kältetechnik um Unterstützung gebeten. Die haben das Pipejet-Wasseraufbereitungsverfahren empfohlen und installiert. Der Erfolg gibt ihnen recht.

Mit rund 130 Mitarbeitern fertigt die 1960 gegründete Edwin Deutgen Kunststofftechnik in Hermannsburg (Niedersachsen) Präzisions-Spritzgusskomponenten, darunter viele Sicherheitsbauteile, vor allem für die Automobilindustrie. Seit 2012 gehört das Unternehmen zur US-amerikanischen Amphenol Gruppe und hat dadurch auch Zugang zu den internationalen Märkten.

Qualität ist für einen Automobilzulieferer von entscheidender Bedeutung, vor allem dann, wenn es um Sicherheitsbauteile geht. Ein entsprechend hoher Qualitätsanspruch lässt sich aber nur aufrechterhalten, wenn in der Produktion wirklich alles stimmt und ein Rädchen ins andere greift.

Das umfasst auch die Nebenprozesse wie die Kälteerzeugung, die – wenn man es genauer betrachtet – so nebensächlich nicht ist, weil sie einen großen Einfluss sowohl auf die Qualität der Spritzgussteile als auch auf die Zykluszeiten hat.

Eben deshalb reagierten die Verantwortlichen im Unternehmen konsequent, als es bei der Rückkühlung des Kühlwassers zu Unregelmäßigkeiten kam. Rolf Schröter, der Leiter Instandhaltung und Energiemanagementbeauftragter des Unternehmens, veranschaulicht die Ausgangssituation: „Wir nutzen einen Kühlturmkreislauf für die Rückkühlung und mussten Antikorrosionsmittel zudosieren. Deswegen und aufgrund der zusätzlichen Sauerstoffdurchmischung mussten wir in regelmäßigen und kurzen Abständen Biozide zudosieren. Das hatte zur Folge, dass es in dem offenen Tanksystem zu starker Schaumbildung kam, die durch den freien Rücklauffall aus dem Kühlturm noch begünstigt wurde.“

Optimierung der Kühlung

Hinzu kamen weitere Faktoren, die eine wirkungsvolle Rückkühlung beeinträchtigten. Im zweiten Kühlkreislauf, der die Hydraulik- und Werkzeugkühlung der Spritzgießmaschinen sicherstellt, gab es nämlich ebenfalls Optimierungsbedarf.

Rolf Schröder erinnert sich: „Auch durch die Zugabe von Antikorrosionsmittel konnten wir Korrosion und Undichtigkeit von Wärmetauschern im Hydraulikkreislauf der Spritzgussmaschinen nicht verhindern. Außerdem haben sich die Kühlkanäle der Temperiergeräte und Werkzeuge immer wieder zugesetzt.“

Dem versuchten die Instandhalter mit einer höheren Dosierung von Antikorrosionsmittel entgegenzuwirken. Den unheilvollen Effekt erläutert Schröter: „Im Endeffekt ist das Kühlwasser aufkonzentriert und gekippt, d.h. zu einer Emulsion mit massiver Schlieren- und Schleimbildung mutiert, deren Kühlwirkung stark reduziert war. Das betraf nicht nur die Hydraulikkühlung, sondern auch den Werkzeugkühlkreislauf: Das emulgierte Kühlwasser verstopfte die Kühlkanäle in den Werkzeugen und den Zuführungen zu den Temperiergeräten.“

Angesichts dieser Diagnose war klar, was getan werden musste: Die beiden Kühlkreisläufe (Kühlturm/Rückkühlung und kombinierte Maschinenkühlung) sollten so eingestellt werden, dass sie dauerhaft leistungsfähig sind – und zwar ohne Schaumbildung, ohne Leckagen, ohne zugesetzte Rohrleitungen und Kühlkanäle, und das mit einem Minimum an chemischen Zusätzen oder, besser noch, ganz ohne.

Mit dieser Aufgabenstellung wandte sich Deutgen Automotive an die Spezialisten von L&R Kältetechnik.

Kompakt, chemiefrei und hocheffizient: Das Pipejet-Aufbereitungsverfahren leitet einen elektrischen Impuls mit wechselndem Frequenzband in den Wasserkreislauf ein

Bild: L&R

Das Pipejet-Verfahren

Für ebensolche Aufgaben hat L&R die passende Lösung parat: das von der Bauer WT Systems GmbH entwickelte Pipejet-Wasseraufbereitungsverfahren.

Hier erzeugt eine kompakte Einheit einen elektrischen Impuls in einem wechselnden Frequenzband. Auf diese Weise wird im gesamten Kühl- oder Heizwassersystem ein elektromagnetisches Feld aufgebaut, das die Aufnahmefähigkeit des Wassers signifikant erhöht.

Der Effekt: Kristalline Strukturen wie zum Beispiel Kesselstein und Korrosionsrückstände werden abgelöst, Inhaltsstoffe des Wassers lagern sich nicht mehr an, Beifilme lösen sich auf und werden in den angeschlossenen Hochleistungsfiltern zurückgehalten. Das gesamte System ist, bis auf einen regelmäßigen Wechsel der Filterelemente im Hochleistungsfilter, wartungsfrei. L&R Kältetechnik hat in den vergangenen Jahren bereits zahlreiche Kälteanlagen – neue und solche im Bestand – mit dem Pipejet-System aus- beziehungsweise nachgerüstet und dabei, ebenso wie die Anwender, ausschließlich gute Erfahrungen gemacht.

Innerhalb kürzester Zeit wird damit nämlich eine nachhaltige und dauerhafte Verbesserung der Wasserqualität erreicht. In der Folge verbessert sich der Kälte- und Wärmetransfer, und die Komponenten wie Rohrleitungen und Wärmetauscher erreichen eine längere Lebensdauer. Hinzu kommen der biozidfreie Betrieb und das Fehlen von Zuschlagsstoffen: Das System arbeitet rein elektromagnetisch beziehungsweise mechanisch.

Die Experten von L&R projektierten für Deutgen zwei unterschiedliche Module für die Wasseraufbereitung. Das Modul für den Kühlturmkreislauf wird im Bypass-Modus mit einem Umwälzvolumen von zehn Kubikmetern in der Stunde bei ca. sechs Kubikmetern Gesamtvolumen betrieben.

Das Modul für die Maschinenkühlung wurde als Bypass-Installation direkt in die Verrohrung des Maschinenvorlaufs integriert. Hier beträgt das Umwälzvolumen 16 Kubikmeter in der Stunde bei einem Kühlwasservolumen von rund acht Kubikmetern.

Das hohe Umwälzvolumen mag überraschen, aber es ist Voraussetzung für das Funktionieren des patentierten Pipejet-Verfahrens. Das gesamte Volumen muss sich mindestens einmal pro Stunde umwälzen.

Nur so wird zuverlässig sichergestellt, dass Verschmutzungen und deren Ablösung aus den Maschinen und dem Kühlturm in den Filtern zurückgehalten werden und sich nicht wieder in den Rohrleitungen absetzen und aufbauen.

Das Modul für den Kühlturmkreislauf wird im Bypass mit einem Umwälzvolumen von 10 Kubikmetern in der Stunde betrieben.

Bild: L&R

Diese Aufgabe übernehmen Hochleistungsfilter von L&R mit einem Volumenstrom bis 15 Kubikmetern in der Stunde. Die L&R-Filtereinheiten werden auch in Bezug auf Filtermedium und Partikelgröße beziehungsweise Durchlassgrade der einzelnen Filterstufen jeweils individuell auf den Anwendungsfall abgestimmt. Bei Deutgen kommen 5 Mikrometer feine Partikelfilter und 9.000 Gauß-Magnetstäbe zum Einsatz, die Eisen in Lösung binden. In anderen Anwendungen werden zusätzlich auch noch Ölabscheider verwendet.

Unbelastetes, keimfreies Wasser

Mit der Inbetriebnahme der Pipejet-Einheit mit Filtrationsmodul im Kühlturmkreislauf hat Deutgen das Antikorrosionsmittel direkt abgesetzt und die Biozidzugabe sukzessive, bis Mitte 2022, auf null heruntergefahren. Die regelmäßigen Messungen bis heute ergeben bei einem offenen Kühlturmkreislauf in der Primärkühlung ein unbelastetes, keimfreies Kühlwasser.

Das ist auch darauf zurückzuführen, dass das Pipejet-Frequenzverfahren permanente Ablagerungen und damit einen keimbelasteten Biofilmaufbau verhindert. Das hohe Umwälzvolumen und die Filtration nimmt die verbliebene restliche biologische Kontamination durch die Sauerstoffdurchmischung am Kühlturm und im Tank aus dem System.

Im Kreislauf der Maschinenkühlung hat das Pipejet-Frequenzverfahren bereits bei der Inbetriebnahme die ersten Ablagerungen von Biofilmen und Öleinträgen herausgelöst. Der fortlaufende Lösungsprozess und die Filtrierung konnten das Maschinenkühlwasser dauerhaft säubern und stabilisieren.

Vorher: Der Tank der Maschinenkühlung wies eine extreme Verölung und eine schmierige Partikelbildung (Bild oben) auf Jetzt ist das Kühlturmwasser dauerhaft klar sowie keimfrei und der for tlaufende Lösungsprozess und die Filtrierung konnten auch das Maschinenkühlwasser säubern und stabilisieren (Bild unten) Bilder: L&R

Die Filtereinsätze wurden zur unterstützenden Säuberung laufend gewechselt. Auch hier läuft das System störungsfrei, und die Kühlkanäle der Werkzeugkühlung bleiben frei von Ablagerungen.

Somit kann Deutgen jetzt trotz eher ungünstigen Voraussetzungen wieder einen automatisierten Kühlungsprozess fahren.Was chemische Zusätze nicht erreicht haben, ist mit der rein physikalischen, elektromagnetisch-mechanischen Lösung des Pipejet-Verfahrens gelungen: Prozess- und Kühlwasser sind dauerhaft sauber, und die Kombination aus permanentem Ablagerungsabbau und statushaltendem Säuberungsprozess schaffen die Voraussetzung für einen energieeffizienten Kälte-/Wärmeübergang sowie den zielgerichteten Transport der Kälte durch die (nun freien) Kühlkanäle.

Die punktgenaue Temperierung des Prozesses kann zur Qualitätssteigerung der produzierten Spritzgussteile beitragen, und der minimierte Instandhaltungsaufwand für die Kühlungsprozesse senkt die Betriebskosten nachhaltig.

Angesichts dieser Vorteile ist es nur folgerichtig, dass Rolf Schröder nach einem Jahr Betriebszeit der Pipejet-Einheiten ein rundum positives Fazit zieht: „Wir arbeiten chemiefrei. Bei beiden Anlagen – im Kühlturm- und im Maschinenkreislauf – setzen wir keinen Korrosionsschutz und kein Biozid mehr ein. Interne und externe, amtliche Keimprobenentnahmen bestätigen keimfreies Wasser, wie es vom Gesetzgeber laut BImSch-Verordnung gefordert ist. Dies erreichen wir mit minimalem Instandhaltungsaufwand und geringen laufenden Kosten.“

Autor: Gregor Heiermann, L&R Kältetechnik

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