Ex-i-Module von Wago Modularität im Ex-Bereich

Von Silvano Böni

Das Befüllen, Verschliessen und Prüfen von Aerosol-Dosen aller Art ist die Expertise der Pamasol Willi Mäder AG in Pfäffikon. Die Sicherheit ihrer Maschinen garantieren dabei die Ex-i-Module von Wago, die gleich in mehrfacher Hinsicht punkten.

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Mit den Anlagen der Pamasol Willi Mäder AG lassen sich Produkte aller Art sehr exakt und mit sehr hoher Kontinuität in Aerosol-Dosen abfüllen.
Mit den Anlagen der Pamasol Willi Mäder AG lassen sich Produkte aller Art sehr exakt und mit sehr hoher Kontinuität in Aerosol-Dosen abfüllen.
(Bild: Wago)

Wenn Philipp Bruhin das Geschäftsmodell von Pamasol erklärt, klingt das gar nicht so kompliziert. «Wir befüllen die Dose mit einem Produkt, pressen das Ventil auf und füllen das Gas ein. Danach prüfen wir diese im Wasserbad und setzen zum Schluss noch den Sprühkopf und den Deckel auf», erklärt der Verantwortliche der Elektro-Abteilung.

Was so erzählt tatsächlich nicht allzu schwierig klingt, bedarf jedoch jahrzehntelanger Erfahrung, um das perfekt zu beherrschen. Und perfektioniert hat die Willi Mäder AG dieses Prinzip seit ihrer Gründung im Jahre 1965. «Wir bauen heute für jeden Dosen-Typ eine passgenaue Anlage und bieten den kompletten Prozess von der leeren bis hin zur befüllten und geprüften Dose inklusive aufgesetzten Deckels an», beschreibt Philipp Bruhin die Expertise seines Arbeitgebers und ergänzt: «Wir füllen dabei Produkte jeder Art sehr exakt und mit sehr hoher Kontinuität ab.»

Prozess-Herausforderungen

Dass das dann doch nicht ganz so einfach ist, wie es sich zunächst anhört, beschreibt Philipp Bruhin am Beispiel des Ventils, das auf die Sprühdose aufgesetzt und verpresst werden muss. Presst die Maschine bei diesem Vorgang beispielsweise zu schwach, kommt es zu keiner formschlüssigen Verbindung und das Treibmittel verflüchtigt sich einfach. Daher muss sich bei der Crimpung, wie die Pressung in der Aerosol-Industrie genannt wird, der Arbeitsdruck in einem bestimmten Bereich bewegen.

Eine weitere Herausforderung ist die Qualität beziehungsweise die Toleranzen der Spraydosen. Manche Hersteller tun sich schwer, diese mit exakt gleicher Höhe zu produzieren, sodass es weiterer konstruktiver Kniffe bedarf, um diese Unterschiede beim Aufsetzen und Verpressen des Ventils zu kompensieren. Auch der Trend hin zu dünnwandigeren Dosen, um Material zu sparen, erfordert intelligente Lösungsansätze, um nicht massenweise Ausschuss zu produzieren.

Propan-Butan erfordert redundante Sicherheit

Allein das Beispiel mit dem Aufsetzen und Verpressen des Ventils zeigt, wie viel Wissen und Erfahrung es braucht, um sich als Marktführer etablieren zu können. Doch wie sind die Ex-i-Module von Wago in diesem Kontext zu sehen?

Die Beantwortung dieser Frage hat ebenfalls mit viel Erkenntnis und konsequenter Umsetzung der Kundenbedürfnisse zu tun. «Wer auf eine Spraydose drückt, erwartet, dass das Produkt zu jeder Zeit mit gleichbleibendem Druck herauskommt», weiss Philipp Bruhin.

Sehr gut hinbekommen lässt sich das durch die Verwendung entsprechender Gase. Nur bedingt eignet sich hierfür zum Beispiel Atemluft, weil diese bei zunehmenden Volumen durch Verbrauch des abgefüllten Produktes an Druck verliert. Ganz anders verhält sich das bei Propan-Butan. Bei diesem explosiven Gemisch ist der Druck primär von dessen Temperatur und nicht von dessen Volumen abhängig.

Dieses physikalische Phänomen der Druckzunahme bei steigender Temperatur nützt der Maschinenbauer übrigens bei der Kontrolle der Spraydosen. Nach dem Abfüllen durchlaufen diese für knapp drei Minuten ein 60 Grad Celsius warmes Wasserbad. Diese Zeitspanne genügt für eine Verdoppelung des Drucks – sollte die Spraydose nicht exakt verschlossen sein, zeigt sich das sofort in Form aufsteigender Bläschen.

Aber zurück zum verwendeten Propan-­Butan-Gemisch. Dieses ist zwar ein ideales Treibmittel, aber wie geschrieben, sehr explosiv. Daher rüstet die Pamasol Willi Mäder AG jede ihrer Anlagen standardmässig mit einer Lüftung aus, um entweichendes Gas zu neutralisieren. «Weil man aber selbst dann noch davon ausgehen muss, dass eine entzündliche Mischung entstehen kann, setzen wir auf Redundanz», erklärt Philipp Bruhin. Diese Redundanz bei der Sicherheit gewährleistet das Familienunternehmen durch den Einsatz von Ex-i-Komponenten.

Dezentraler Ansatz für Ex-Bereich

Diese Ex-i-Komponenten führen verschiedene Hersteller, wobei letztendlich aber alle eines gemein haben: Sie verhindern selbst bei einem Zusammenbringen von Plus- und Minuspol eine Funkenbildung, was sie für den Einsatz in Umgebungen prädestiniert, in denen beispielsweise explosive Gase oder Gemische entweichen können.

Die Ex-i-Module von Wago bieten diese Fähigkeit und gestatten es der Willi Mäder AG darüber hinaus, ihre Anlagen modular zu konstruieren. «Wir konzipieren dezentral und bringen die Elektrotechnik direkt an die Maschine.

Dadurch ist der Schaltschrank immer gleich gross, egal, ob dieser für zwei oder fünf Maschinen ist», beschreibt Philipp Bruhin dabei die Vorgehensweise. Im Maschinenbau ist dieser Ansatz bereits weit verbreitet, während Anbieter wie Pamasol diesen erst langsam für sich entdecken – schlicht, weil es bislang nicht so viele Lösungen für den Ex-Bereich gibt.

Die Möglichkeit einer dezentralisierten Elektrotechnik ist ein Aspekt, den Philipp Bruhin an den Ex-i-Modulen von Wago schätzt. Die Vielfalt der Module, die es auch für Safety-Anwendungen gibt, begeistert ihn ebenso wie die Kommunikationsmöglichkeiten des Buskopplers mit verschiedenen Steuerungen. Während für Pamasol im europäischen Markt hauptsächlich Profinet das meistgenutzte Kommunikationsprotokoll ist, fordert der amerikanische zumeist Ethernet IP.

Keine erneuten Sicherheitstests bei Inbetriebnahme

Gleiches gilt für die Zertifizierungen, von denen die Ex-i-Module standardmässig die wichtigsten mit sich bringen. So lassen sich diese in Europa, wo die Anforderungen gemäss ATEX erfüllt sein müssen, um in explosionsgefährdeten Zonen eingesetzt werden zu dürfen, ebenso verwenden wie auf dem amerikanischen Kontinent, wo UL der Mass­stab ist. «Durch diese Vielseitigkeit bei der Kommunikation und der Erfüllung verschiedener Normen können wir sehr flexibel auf die Bedürfnisse der jeweiligen Märkte reagieren», so der Leiter der Elektroabteilung.

Diese dezentrale Flexibilität war mit dem bisher eingesetzten System nicht möglich. Es sprach lediglich Profibus und war ausschliesslich für die Verwendung im Schaltschrank konzipiert.

Da es ausserdem nur mit 16 oder 32 Modulen erhältlich ist, benötigte es entsprechenden Platz auf der Hutschiene. «Bei Wago stecken wir genau die Anzahl an benötigten Modulen auf», nennt Erich Bellmont als Verantwortlicher für die Werkstatt und den Einkauf ein weiteres Argument.

Da sich mit den Ex-i-Modulen dezentrale Konzepte realisieren lassen, erleichtert und beschleunigt das übrigens auch die Inbetriebnahme. Die Maschinen werden komplett in Pfäffikon getestet und von dort aus zum Kunden verschickt, der sie direkt in Betrieb nehmen kann. «Weil wir nichts mehr abhängen müssen, entfällt der Sicherheitstest vor Ort», sagt Erich Bellmont und schliesst: «Wir müssen lediglich Strom und Ethernet anschliessen, dann kann es auch schon losgehen.»

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