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Hintermauerziegel aus Tschechien

Heluz – Das modernste Hintermauerziegelwerk Europas in Hevlin

[Dezember 2009] Anfang März wurde im tschechischen Hevlin an der österreichischen Grenze das Ziegelwerk Heluz offiziell in Betrieb genommen. Der Grundstein des neuen Ziegelwerkes wurde im Oktober 2007 gelegt. Die Planung und Realisierung dieser neuen, hochmodernen Anlage für Hintermauerziegel lag in den Händen der KELLER HCW, die Aufbereitung wurde von den Rieter-Werken in Konstanz geliefert. Durch die neue Produktionsstätte erhöht sich die Gesamtproduktion der Gesellschaft um 40%.

Das Projekt

Auf dem bestehenden Werksgelände wurde eine komplett neue Produktionsanlage für die Herstellung von hochporosierten Hintermauerziegeln mit einer Leistung von 800 t/Tag gebrannter Ware errichtet. Im Werk können unterschiedliche Formate mit einer Ziegelrohdichte von bis zu 0,6 kg/dm³ produziert werden. Das Schleifen der gesamten Produktion ist möglich.

Als Basisrohstoff für die Herstellung von Hintermauerziegeln wird Ton aus der vorhandenen Grube verwendet, der mit Sägemehl und Papierfangstoff als Porosierungsmittel versetzt wird. Ebenfalls möglich ist der Einsatz von Styropor als Zuschlagstoff.
Die notwendigen Materialuntersuchungen wurden im hauseigenen Keramiklabor der KELLER HCW in Ibbenbüren-Laggenbeck durchgeführt.

Bei der Konzeptionierung des Werkes wurden gemeinsam mit dem Betreiber wesentliche, an die örtlichen Gegebenheiten angepasste Punkte erarbeitet:

• Optimale Ausnutzung der Produktionshalle
• Schonendes Handling der Produkte
• Sicherung von Quantität und Qualität
• Hohe Verfügbarkeit der Anlage
• Geringer Ersatzteilbedarf
• Effiziente Energienutzung zum Betrieb von Maschinen, Trockner und Ofen

Projektdaten

Die Leistung des neuen Hintermauerziegelwerkes beträgt bis zu 800 to pro Tag gebrannter Ware bei einer Ziegelrohdichte von 0,8 kg/dm³. Durch den verstärkten Einsatz von Porosierungsmitteln können in der neuen Anlage Produkte mit einer Ziegelrohdichte von bis zu 0,6 kg/dm³ produziert werden.

Arbeitszeiten – Aufbereitung
• 50 Wochen/Jahr
• 7 Tage/Woche
• 2 Schichten/Tag
• 7 Stunden/Schicht (effektiv)

Arbeitszeiten – Formgebung und Maschinenanlage
• 50 Wochen/Jahr
• 7 Tage/Woche
• 3 Schichten/Tag
• 7 Stunden/Schicht (effektiv)

Leistung für das Auslegungsformat
• 16.089.150 Hintermauerziegel/Jahr
• 321.783 Hintermauerziegel/Woche
• 45.969 Hintermauerziegel/Tag
• 2.189 Hintermauerziegel/Stunde

Bezugsformat
Für das Anfahren der Anlage wurde das Auslegungsformat 380 mm × 247 mm × 238 mm mit einem Lochanteil von 59% und den zwei Ziegelrohdichten 0,6 kg/dm³ und 0,8 kg/dm³ vereinbart.

Als weitere Produkte können verschiedene Hintermauerziegel, Zwischenwandplatten und Schallschutzziegel produziert werden.

Produktion

Masseaufbereitung
Das nicht aufbereitete Tonmaterial wird mit Schaufelladern in 2 Kastenbeschicker aufgegeben, dort durch Stahlschuppenbänder abgezogen und über ein Bandsystem der Aufbereitung zugeführt. Als Porosierungsmittel werden dem Tonmaterial aus einem dritten Kastenbeschicker Papierfangstoffe und aus einem Silo bereits aufbereitetes Sägemehl beigemengt. Im Rohstoff enthaltene Metallteile werden durch die Kombination eines Metalldetektors mit einem reversierbaren Förderer bereits vor dem Kollergang ausgesondert.

Im Kollergang mit zentraler Materialaufgabe auf die innere Läuferbahn mit geschlossenen Platten wird die Masse vorzerkleinert, mit Schabern auf die äußere Mahlbahn mit Lochplatten gelegt, dort nochmals gebrochen und schließlich durch die Lochung auf den gegenläufigen Sammelteller unter dem Kollergang gedrückt, um dann über ein Band der nächsten Mahlstufe zugeführt zu werden. Über ein Feuchtemess- und –regelsystem wird die Wasserzugabe am Kollergang gesteuert, so dass eine gleichmäßige Massefeuchte erreicht wird. Im nachfolgenden Walzwerk wird die Masse mit einem Mahlspalt von 2 mm weiter zerkleinert. Ein Materialverteiler unmittelbar vor dem Walzwerk sorgt für eine gleichmäßige Materialverteilung auf den Walzen, um deren ungleichmäßigen Verschleiß zu verhindern. Zum Abdrehen der Walzenmäntel werden automatische Walzendrehmaschinen eingesetzt. Das anschließende Hochleistungsfeinwalzwerk in Mono-Schwingen-Technik stellt die Endmahlfeinheit von 0,8 mm her.

Die Aufbereitungsmaschinen sind an eine Entstaubungsanlage angeschlossen, der gesammelte Staub wird aus dem Staubfilter permanent dem Massefluss auf dem Band wieder zugegeben. Über ein Bandsystem wird die fertig aufbereitete Masse entweder dem Sumpfhaus zugeführt oder alternativ direkt zur Formgebung transportiert.

Im Sumpfhaus wird die Masse in 6 Sumpfbecken zwischengelagert und durchläuft den Maukprozess, der eine gleichmäßige Plastizität der Masse in der Formgebung bewirkt. Die Beschickung erfolgt über ein rechnergesteuertes Bandsystem, um eine intensive Mischung des ankommenden Materials im Becken zu erreichen. Mittels eines rechnergesteuerten automatischen Längsbaggers wird die Betriebsmasse dem Sumpfhaus wieder entnommen und der Formgebung zugeführt.

Ausgangspunkt der Formgebungsanlage ist ein Kastenbeschicker, der als Materialpuffer zwischen Aufbereitung und Formgebung fungiert. Über eine Bandanlage, die das Ausschleusen von Material in einen bereitstehenden Behälter ermöglicht, wird das Material einem dritten Walzwerk zugeführt und eventuell angetrocknetes Material aufgebrochen.

Der Formgebungsgruppe vorgelagert befindet sich ein weiterer Metalldetektor, um eventuell vorhandene Metallteile eliminieren zu können und somit unnötigen Verschleiß der Maschinen zu verhindern.

Im Siebrundbeschicker wird das Material nochmals intensiv durchmischt, die Endfeuchte hergestellt und schließlich durch Schiebbleche gedrückt, um dann der Extrudergruppe zugeführt zu werden. Die Feuchte wird durch ein automatisches Feuchtemess- und –regelsystem durch Messung des Presskopfdrucks und der Stromaufnahme an der Schneckenpresse gesteuert.

Im Vakuumdoppelwellenmischer wird das Material nochmals knetend gemischt, in der Vakuumkammer entlüftet und der Schneckenpresse zugeführt. Am Ausgang der Mischerkammer wird der Massestrang des Mischers über rotierende Messer und Zahnkamm in kleine Stücke geschnitzelt, wodurch eine schnelle und gründliche Entlüftung erreicht wird.

Sowohl im Siebrundbeschicker als auch im Doppelwellenmischer wird dem Material, über eine separate Dampferzeugeranlage erzeugter Wasserdampf, dem Material zugeführt.

In der Schneckenpresse wird das Material verdichtet über den Presszylinder und Presskopf dem Mundstück zugeführt, in dem der erste Schritt der Formgebung (Länge und Breite des Ziegels) erfolgt. Die Ziegelhöhe wird anschließend im Abschneidersystem definiert.

Maschinenanlage Nassseite
Der extrudierte Tonstrang wird über eine Übergabeplatte der Schneideinrichtung zugeführt. Ein Messband ermittelt die exakte Tonstranggeschwindigkeit für das genaue Steuern der Schneideinrichtung. Bedingt durch den hohen Anmachwassergehalt und das sehr feine Lochbild besteht die Gefahr der Formlingsdeformation durch den Transport des geschnittenen Formlings. Zur Vermeidung dieser Problematik ist eine Vorstecheinrichtung der Abschneideeinrichtung vorgeschaltet. In der Abschneideeinrichtung wird pro Arbeitstakt ein Formling vom Tonstrang geschnitten und anschließend einem Band übergeben, welches frequenzgeregelt einen definierten Abstand zwischen den geschnittenen Formlingen bildet. Der Schnitt der Formlinge erfolgt mit Abfall der über ein Abfalltransportsystem wieder der Formgebung zugeführt wird.

Drei 4-Achsen-Industrieroboter greifen produktschonend je 4 Formlinge vor Schnitt und beladen je eine bereitstehende Trockenpalette. Ein Transportschlitten befördert die beladenen Trockenpaletten in den Bereich der Trocknerwagenbeladung, zeitgleich fördert ein Gurtförderer drei leere Trockenpaletten in den Bereich der Palettenbeladung. Das Beladen der bereitgestellten Trocknerwagen mit den beladenen Trockenpaletten sowie das Bereitstellen leerer Trockenpaletten auf dem Gurtförderer erfolgt über ein Fahrwerk, gelagert auf einer Kranbahn. Bei einem Formatwechsel speichert ein weiteres Fahrwerk benötigte Trockenpaletten in einen Palettenspeicher ein bzw. aus.

Tunneltrockneranlage
Die Trockneranlage ist als Tunneltrockner mit zwei voneinander unabhängig regelbaren Tunneln und vorgeschalteten Nassspeichern konzipiert. Zur Aufrechterhaltung des Trocknungsklimas ist jeder Tunnel mit einer Ausfahrschleuse ausgerüstet.

Die für das Trocknen notwendige Umwälzung erfolgt je Tunnel und Umwälzkreis über drei in einer Zwischendecke installierte Axialventilatoren. Über Schlitze in der Zwischendecke wird die Trockenluft zwischen die Formlinge geblasen und umgewälzt. Die benötigte Wärmeenergie wird primär vom Ofen geliefert. Zusätzlich benötigte Energie wird über einen zuschaltbaren Brenner erzeugt und über Radialventilatoren dem Trockner zugeführt.

Der Tunneltrockner ist entsprechend dem Trocknungsverhalten in 10 Klimazonen aufgeteilt. Über in Nassluftschloten installierte Axialventilatoren wird die gesättigte Nassluft aus dem Trockner abgeführt.

Die Regelung der Zu- bzw. Abluftströme erfolgt über in den Rohrleitungen bzw. Luftkanälen eingebaute und elektromotorisch betriebene Regelklappen bzw. über die Drehzahl der Nassluftventilatore.

Messeinrichtungen für Druck, Feuchte und Temperatur sorgen für eine genaue der jeweiligen Situation (z.B. bei Formatwechsel) angepasste Luft- und Temperaturführung im Tunneltrockner.

Die automatische Steuerung des Trockners erfolgt durch einen frei programmierbaren Prozessrechner. Verbrauchs- und Statusdaten können jederzeit abgerufen werden. Die formatabhängigen Trockenkurven werden vollautomatisch abgefahren, mit den Ist-Werten abgeglichen und bei Bedarf angepasst.

Trockenseite und Setzanlage
Die Entladung der Trockenpaletten mit den getrockneten Rohlingen erfolgt analog der Nassseite über ein Fahrwerk mit Greifer. Ein Schlitten transportiert die beladenen Trockenpaletten in die Entladeposition, zeitgleich erfolgt der Transport der leeren Trockenpaletten über einen heb- und senkbaren Förderer in die Abnahmeposition. Die leeren Trockenpaletten werden in der Abnahmeposition durch das Fahrwerk aufgenommen und auf der Stellage eines leeren Trocknerwagens abgelegt. Der Rücktransport der leeren und gestapelten Trockenpaletten zur Nassseite erfolgt durch die Trocknerwagen.

Ein Fahrwerk mit entsprechendem Greifer entlädt die Trockenpalette und setzt die getrockneten Rohlinge auf Gurtförderern ab. Für das formatabhängige Zwischenspeichern von Rohlingen ist ein stationärer Speichertisch installiert.

Über ein zweireihiges Gurtfördersystem und einen Anschlag werden die Rohlinge gruppiert und den Setzrobotern zugeführt. Die Kombination aus Drehvorrichtung und Wendekreuz ermöglicht ein Kippen der Ziegel auf die Schnittfläche. Zwei Industrieroboter greifen die durch Hubplatten von den Förderern abgehobenen Rohlinge und bauen den Scheibenbesatz auf dem Tunnelofenwagen auf. Zur leichteren Ausgasung der Rohlinge beim Brennen werden die einzelnen Schichten mit den Zähnen aufeinander gesetzt wobei für das Setzen von Zwischenwandplatten separate vollautomatisch wechselbare Robotergreifwerkzeuge verwendet werden.

Tunnelofenanlage
Die mit Ergas befeuerte Ofenanlage bestehend aus Aufheizzone, Brennzone und Kühlzone ist als Tunnelofen konzipiert. Im Vorwärmer wird den getrockneten Formlingen die Restfeuchte entzogen und so der Aufheiz- und Brennvorgang vorbereitet. Gleichzeitig sorgt der Vorwärmer als Einfahrschleuse arbeitend für ein konstantes Druckprofil im Ofen.

In der Aufheizzone sind Hochgeschwindigkeitsbrenner mit Zünd- und Flammüberwachung in den Tunnelofenwänden bzw. in der Ofendecke installiert. Diese Brenner sind mit einer zentralen Verbrennungsluftversorgung ausgerüstet und erwärmen in Verbindung mit den Rauchgasen den Ofenwagenbesatz. Weiterhin ist der Tunnelofen in der Aufheizzone mit einem seitlich installierten Rauchgasumwälzsystem ausgerüstet. Dieses dient dem besseren Ausbrand der Porosierungsmittel und der Temperaturverteilung. Die Beheizung des Tunnelofens erfolgt im Wesentlichen über die Ofendecke, indem Erdgas als Brennstoff über eine aus einer bestimmten Anzahl von Injektorbrennern bestehender Deckenbrenneranlage dem Tunnelofen zugeführt wird. In der Brennzone sind jeweils Brenner über zwei Schürlochreihen zu einer Brennergruppe zusammengefasst.

Die Deckenbrenneranlage ist mit einer gemeinsamen Luft- und Gaszufuhr ausgeführt.

Sämtliche Brennergruppen sind an Ihrem Eingang mit einer Ventilstrecke ausgerüstet, die beim Schubvorgang oder bei Störungen eine Abschaltung der Brennergruppe bewirkt.

Zur Kühlung wird über Schiebeluftventilatoren Frischluft in den Tunnelofen gedrückt und an die heißen Ziegel geführt. Ein Teil der dabei erwärmten Luft wird abgesaugt und dem Trockner zugeführt. Die restliche Luft durchströmt die Brennzone und Aufheizen.

Die heißen Rauchgase durchströmen von der Brennzone ausgehend den Besatz in Richtung Ofeneinfahrt und erwärmen dabei die Rohlinge auf den Ofenwagen. Die abgekühlten Rauchgase werden zusammen mit den Schwelgasen an der Ofeneinfahrseite abgesaugt und einer regenerativen thermischen Nachverbrennung zugeführt. Die mit Schadstoffen beladenen Gase werden in die Wärmetauscherkammern mit einer Füllung aus keramischem Material geleitet und dabei aufgeheizt. Dabei entzünden sich die flüchtigen organischen Stoffe. In der Brennkammer entzündet sich das Gemisch und wird durch den nächsten Wärmetauscher abgeführt. Dabei kühlt das Gemisch ab und gibt Wärme an den keramischen Wärmetauscher ab. Die abgekühlte und gereinigte Luft wird über einen Kamin in die Atmosphäre abgeführt.

Die gesamte Ofenanlage ist mit automatischen Mess-, Steuer- und Regelungseinrichtungen und mit einem Prozessleitrechner für die Prozessführung ausgerüstet. Sicherheitsrelevante Funktionen werden durch entsprechende Schalteinrichtungen überwacht. Störungen werden akustisch gemeldet und können über den Rechner aufgelistet und protokolliert werden. Die aktuelle Störmeldung wird am Schaltschrank dargestellt.

Entladung – Verpackung
Die gebrannten Ziegel werden durch 2 Industrieroboter von den Tunnelofenwagen entladen und auf zwei Gurtförderern abgesetzt. Ein zweireihiges Gurtfördersystem transportiert die gebrannten Ziegel zur Schleiferei. Ziegel die auf der Schnittfläche stehen werden durch eine Kombination aus Drehvorrichtung und Wendekreuz passend für die Schleifmaschinen orientiert. Das Trennen der zwei einlaufenden Ziegelreihen erfolgt durch einen Übersetzer, dem ein Gurtförderer nachgeschaltet ist. Über eine Winkelübergabe und Kettenförderersysteme laufen die zwei Ziegelreihen in je eine zweistufige Schleifmaschine ein und werden hier planparallel auf Maß geschliffen. Dabei sorgt ein Einzugssystem für das automatische Zentrieren der Ziegel und die Übergabe an das Transportsystem der Schleifmaschine. Das verschleißarme Transportsystem gewährleistet eine präzise Führung der durchlaufenden Ziegel und gleicht auftretende Unebenheiten des Ziegels aus. Das Zustellen der einzelnen Schleifköpfe über Servomotore garantiert einen exakten Haltepunkt und ein genaues Nachregulieren, dies wird durch den Einsatz eines speziell entwickelten Messsystems weiter verbessert. Nach dem Schleifen wird der entstandene Ziegelstaub abgesaugt und zwei unabhängig voneinander arbeitenden Entstaubungsanlagen zugeführt. Durch zwei separate Schallschutzhauben ist die Umgebung vor Lärm- und Staubemissionen geschützt, die Zugänglichkeit der Schleifmaschinen für Wartungsarbeiten bleibt dabei voll erhalten.

Nach dem Schleifen werden die vom Ziegelstaub gereinigten Ziegel auf die Schnittfläche gestellt und zu Versandpaketlagen gruppiert. Ein Industrieroboter stapelt die Ziegellagen auf Paletten.

Die leeren Versandpaletten werden auf einer Magazinbahn gestapelt bereitgestellt, durch einen Übersetzer vereinzelt, über ein Kettenbahnsystem der Beladeposition zugeführt und justiert.

Die paketierten Versandpaletten werden über Kettenförderern durch die Verpackungsanlage transportiert. Mit einem Folienhaubenautomaten werden die Versandpakete mit einer Folienhaube versehen, eingeschrumpft und anschließend mit einem Übersetzer auf die Magazinkettenbahn übergesetzt. Dort werden sie von einem Hubstapler abgenommen und dem Lager zugeführt.

Steuerung
Die Steuerung aller Maschinen- und Anlagenteile sowie der Aufbereitungs- und Formgebungsanlage erfolgt durch eine von KELLER HCW konzipierte und produzierte Schalt- und Regelzentrale mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung SIMATIC S7.
Aufeinander abgestimmte Komponenten und Standartschnittstellen sorgen für einen reibungslosen Ablauf.

Der Einsatz von Visualisierungs-Systemen erhöht die Betriebssicherheit. Gleichzeitig minimieren die Systeme bei eventuellen Störungen die Ausfallzeiten.

Auf dieses Plus in Sachen Sicherheit zielt auch der weltweite Teleservice der KELLER HCW Anlagen. Im Störungsfall kann mit einer gezielten Diagnose die Ursache von Maschinen- oder Bedienungsfehlern schon nach kurzer Zeit gefunden werden. Die Verfügbarkeit von Automatisierungs- und Prozessleitsystemen werden wesentlich verbessert. Wenn notwendig, kann der Servicespezialist direkt auf die Anlagensteuerung Einfluss nehmen.

Der Teleservice ermöglicht eine Fern-Visualisierung und -Steuerung der Anlage, Programmierung der Prozessleitrechner und der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS), gezielte Analyse der Betriebs- und Störmeldungen sowie File-Transfer von Software-Updates und Dokumentationen.



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