Ab ins Labor – Modernste industrielle Rohrpostanlagen

Industrielle Rohrpostanlagen – modern statt antiquiert

Anders als Informationen können Materialproben nicht elektronisch verschickt werden. Probenahmen aus Produktionsprozessen, sei es bei der Herstellung von Sonderstählen oder chemischen Erzeugnissen, benötigen weiterhin eine physische Beförderung. „In zentralen Prozessen der Chemie- sowie der Stahl- und Zementindustrie müssen mehrmals täglich Proben entnommen und auf deren Zusammensetzung analysiert werden. Die Produktion kann erst weitergehen, wenn das Labor die Ergebnisse meldet. Hierbei kann eine moderne Rohrpostanlage ganz erheblich zur Kostensenkung, Effizienzsteigerung sowie zur Minderung des CO₂-Ausstoßes beitragen“, sagt Heinz Sepke, Gründer und Geschäftsführer der QCS Rohrpost GmbH. 

So unterschiedlich die Materialien und Prozesse sind, trifft man in diesen Industriebereichen auf dieselbe Ausgangssituation: Ein Gemisch aus verschiedenen Bestandteilen soll dem nächsten Verarbeitungsschritt zugeführt werden. Bevor dies geschieht, muss man die Zusammensetzung genau kennen und bei Bedarf korrigieren können. Dafür wird eine Probe aus dem Hochofen oder Konverter ins werkseigene Labor geschickt, das auf einem großen Werksgelände mehrere Kilometer entfernt sein kann. Im Hinblick auf Schnelligkeit und Zuverlässigkeit kann hier kein anderes Transportmittel mit der Rohrpost mithalten.

Schnelligkeit ist das A und O

In einem Stahlwerk beispielsweise brodelt in einem mehrere Tonnen fassenden Schmelztiegel flüssiges Metall bei ca. 1500 Grad. Es soll später einer exakt definierten Norm für eine bestimmte Stahlsorte wie Edelstahl oder Aluminium entsprechen. Sie legt genau fest, welcher Kohlenstoffgehalt zulässig ist und wie sich die Eisenlegierung zusammensetzt. Im flüssigen Zustand lassen sich eventuelle Abweichungen vom gewünschten Ergebnis noch korrigieren. Bevor sie den Tiegelinhalt abgießen und an die Walzstraße übergeben, ziehen die Stahlkocher deshalb mit einer Lanze eine Probe aus der Schmelze und schicken sie ins werkseigene Labor. Dort fräst man vom erkalteten Metallstück eine Schicht ab; mittels Spektroskopie wird dann die Zusammensetzung des Materials präzise ermittelt. „Während der Probenanalyse muss der Hochofen weiter beheizt werden, damit das Metall flüssig bleibt, was eine beträchtliche Energiezufuhr erfordert. Gerade bei steigenden Energiekosten ist Schnelligkeit das A und O. Und natürlich kann der Tiegel solange die Analyse läuft nicht neu befüllt werden. Hier spielt der Zeit- und Kostenfaktor eine erhebliche Rolle“, erklärt Heinz Sepke.

Ersparnis von Zeit, Energie und Kosten

„Es zählt buchstäblich jede Minute“, so Sepke. „Je eher die Ergebnisse aus der Probenanalyse vorliegen, umso schneller kann die Produktion weiter gehen und desto geringer sind Energieverbrauch und auch CO₂-Emission.“ Eine Abholung der Probe per Kurier, mit Fahrt über ein verwinkeltes Werksgelände und persönlicher Ablieferung im Labor kann mitunter ziemlich lange dauern. Eine Rohrpostbüchse schafft dagegen 20 bis 40 Meter pro Sekunde und landet direkt in der Probenstation des Labors. „Bei unseren Kunden der Stahlindustrie beispielsweise werden allein in einem Werk bis zu 2000 Proben am Tag untersucht. Man kann sich also leicht vorstellen, welche Einsparungen an Zeit, Energieverbrauch, CO₂-Ausstoß und den damit verbundenen Kosten durch die Rohrpostanlage erzielt werden. Hinzu kommt die höhere Effizienz im gesamten Ablauf. Die Einrichtung einer solchen modernen industriellen Rohrpostanlage ist da ganz schnell refinanziert“, erklärt Heinz Sepke.

Das Funktionsprinzip der Rohrpost hat sich dabei seit den Anfängen im 19. Jahrhundert nicht geändert: Ein zylinderförmiger Behälter wird von einer Sendestation an eine Empfangsstation mittels Druck und Sog verschickt. In den Anlagen der QCS Rohrpost werden die Büchsen üblicherweise mit 0,1 Millibar Druck zur Probenstation ins Labor und per Vakuum-Sog wieder durch die Leitungen zurück zur Probenahmestation befördert. Doch die modernen industriellen Rohrpostbüchsen sind in keinster Weise mit denen aus vorangegangenen Bürozeiten vergleichbar. „Das sind absolute Hightech-Büchsen aus Spezial-Aluminium. Sie sind extrem leicht und können so noch schneller durch die Rohrpostanlage fahren“, hebt Heinz Sepke hervor.

Zuverlässige Identifikation mittels RFID

Um die Bearbeitung der Proben zu automatisieren und schnelle und zuverlässige Prozesse zu gewährleisten, setzt QCS Rohrpost auf RFID-Sensoren von Pepperl+Fuchs. „An einer Mehrfachempfangsstation können bis zu acht Proben gleichzeitig ankommen. In manchen Laboren gibt es bis zu zwölf solcher Empfangsstationen und mehrere Dutzend Betriebsstationen innerhalb der Anlage“, skizziert Sepke den Alltag. Daher ist eine eindeutige Zuordnung und Priorisierung der Proben unumgänglich. Hierfür ist RFID prädestiniert. „Die eindeutige und zuverlässige Identifikation bildet die Grundlage für die Automatisierung und Verfolgbarkeit der Abläufe rund um die Probenanalyse“, so Heinz Sepke. 

Mit 150 km/h und smarter Sensorik Richtung Labor

Bei mehreren Sende- und Empfangsstationen sowie verschiedenen Transportlinien sorgt ein ausgeklügeltes System von Stellungsweichen und Übergabestationen dafür, dass jede Büchse den richtigen Weg findet. „In einem Stahlwerk oder einer großen Chemieanlage kann eine solche Anlage schon mal zwanzig Kilometer Rohrleitungen umfassen“, berichtet Heiz Sepke.

Bevor die Büchse in der Empfangsstation landet, muss sie jedoch abgebremst werden, indem die Kompressorleistung für das jeweilige Rohr heruntergesetzt wird. QCS montiert daher in einem bestimmten Abstand vor der Empfangsstation einen induktiven Sensor mit IO-Link-Schnittstelle der Baureihe NRB15 von Pepperl+Fuchs. Dieser detektiert die anfahrende Büchse und gibt das Bremssignal an die Steuerung aus. „Eine Büchse mit Probeninhalt kann bis zu zwei Kilogramm schwer sein. Unterwegs erreicht sie eine Geschwindigkeit von etwa 150 Stundenkilometern – ungebremst wäre das ein gefährliches Geschoss“, wie Heinz Sepke erklärt. In Anlagen mit langen Wegstrecken werden zudem Reflexionslichttaster des Typs OBT300-R103 mit IO-Link-Schnittstelle installiert. Diese erkennen, dass eine Büchse einen bestimmten Wegpunkt passiert hat. Die smarten IO-Link-Sensoren liefern damit wichtige Daten zu Funktionalität und Zustand der Anlage. Sollte eine Büchse einmal stecken bleiben, lässt sich so leicht der Anlagenbereich ermitteln, in dem sich die Büchse befindet. Dies spart im Servicefall Zeit und Aufwand, wo Servicepersonal ohnehin knapp ist und jegliche Verzögerungen im Produktionsprozess vermieden werden sollten.

Rohrpost 4.0 – Digitale Datenerfassung

Firmenchef Heinz Sepke und sein Sohn Mario Sepke, Business Development Manager, arbeiten daran, die Rohrpost mit digitaler Datenerfassung ganz im Sinne von Industrie 4.0 für die Zukunft aufzustellen. Zusammen mit der Pepperl+Fuchs Tochterfirma Neoception arbeiten sie gerade an der Entwicklung einer App, die alle Sensordaten aus den verschiedenen Anlagenbereichen ihrer Systeme zusammenführt und einen umfassenden Überblick über jede Büchse, Probeninhalt und deren Bearbeitungsstand gibt. „Die App soll künftig jede Bewegung in unseren Stationen und Anlagen digital erfassen und Anlagenbetreibern einen umfassenden Überblick über die Prozesse geben“, erklärt Mario Sepke. „Dafür brauchen wir intelligente Sensoren sowie das Know-how zur Integration der Daten. Mit Pepperl+Fuchs und Neoception haben wir dafür zwei sehr starke Partner. Wir arbeiten in der Weiterentwicklung und Digitalisierung unserer Rohrpostsysteme sehr eng zusammen, wobei tolle Synergieeffekte für beide Seiten entstehen“, so Mario Sepke.