Van Beek Schroeftransport ontwikkelde een elektrisch verwarmde, energie-efficiënte schroefwarmtewisselaar. Deze verwarmt het product tijdens het transport, zonder thermisch medium. Klanten gaan de thermische schroeftransporteur in de praktijk testen.
De grote troef van de thermische transportschroef is dat de machine het product tijdens het transport verwarmt of koelt. Dat is aantrekkelijk bij onder meer het verwerken van pasteuze massa’s, zoals het beslag van de bakker of het kalkdeeg in de mortelfabriek. Dit verbetert de menging.
Thermische transportschroef verbetert menging
Van Beek Schroeftransport levert al langere tijd Celsius transportschroeven voor het verwarmen en koelen, maar ook drogen en mengen van korrels en poeders. De schroefwarmtewisselaar kan extra verblijftijd creëren, zodat het product precies op de juiste temperatuur is voor de volgende processtap, legt Perry Verberne, directeur van Van Beek, uit.
“De lengte van de schroef zorgt ervoor dat het product exact de goede temperatuur heeft voor de volgende stap en het verwarmen zorgt bovendien voor een uitstekende menging. Vaak voeren we de schroef dubbel uit voor een nog betere menging en warmteoverdracht.”
Perry Verberne, directeur Van Beek Schroeftransport | foto: Marco Vellinga
Thermische transportschroef met medium
De schroefwarmtewisselaar wordt veel ingezet in continue processen, mede vanwege de constante temperatuur. De machine is energiezuinig en geeft weinig productbeschadiging. Toch zijn er aandachtspunten. De transportschroef gebruikt een thermisch medium (water, glycol, stoom of thermische olie) voor het verwarmen en koelen van producten. Bij slijtage van de machine kan het medium weglekken met het risico van productcontaminatie.
Risico op lekkage en vervuiling
Bij thermische olie geldt dat bij een lekkage van het oliecircuit niet alleen het product, maar ook de productieomgeving vervuild kan raken. “De gebruiker moet investeren in een vloeistofdichte vloer. Het punt blijft echter dat je dit soort risico’s nooit helemaal uit kunt sluiten”, aldus Verberne.
Verder gaat het bij dit type schroef om een zware constructie waar veel laswerk aan zit. Het benodigde drukvat, om voldoende flow van het thermisch medium te realiseren, en het aanwezige leidingwerk met koppelingen, regelkleppen en appendages maakt de thermische transportschroef tot een technische complexe constructie.
De kenmerken van de conventionele schroefwarmtewisselaar op een rijtje:
Transportschroef met dubbelwandige behuizing waar een thermisch medium doorheen loopt om producten te koelen (veelgebruikt zijn water en glycol) of te verwarmen (warm water, stoom of thermische olie)
Ook de schroef zelf kan eventueel dubbelwandige zijn, om een groter warmtewisselend oppervlak te creëren
De hele schroef heeft een nagenoeg constante temperatuur en geen temperatuurzones
Deze machine is energie-efficiënt, geluidsarm, stofarm en geeft weinig productbeschadiging
Bij slijtage is er risico op lekkage van het thermisch medium aan de productzijde van de schroef; bij een oliecircuit is dan kans op verontreiniging van de productieomgeving
Dubbele thermische transportschroef van Van Beek | foto: Marco Vellinga
Elektrisch verwarmde transportschroef
Het lekgevaar en het duurzaamheidsbeleid van Van Beek waren reden om op zoek te gaan naar een medium-loze variant. “We hebben een eigen R&D-afdeling en daar leggen we onze machines regelmatig onder de loep om de toepasbaarheid en de veiligheid ervan te vergroten en ze nog energiezuiniger maken”, vertelt Verberne.
In twee jaar tijd ontwikkelde de R&D-afdeling een mechanisme, dat de schroeven en de mantel van de schroefwarmtewisselaar volledig elektrisch verwarmt zonder dat er een thermisch medium nodig is. “In productieprocessen waarin een schroef een product warm moet houden”, legt Verberne uit, “wordt de behuizing afgedekt met een keramische mantel met een verwarmingselement of met silicone verwarmingsmatten, die op de behuizing worden bevestigd. Het nadeel hiervan is dat er alleen op de mantel van de schroef elektrische verwarming is.”
“Het mooie van elektrisch verwarmen is dat het pas in de machine gebeurt. Dat bespaart naar schatting 25% energie”
Perry Verberne, Van Beek
Mantel én schroef elektrisch verwarmen
“We hebben nu een vergelijkbaar systeem ontwikkeld, dat de schroef aan de binnenkant elektrisch verwarmt, terwijl deze ronddraait. Dat op zich is al een stevige uitdaging, maar we zijn erin geslaagd een werkend prototype te bouwen. Het is een veel simpelere constructie dan de conventionele schroef en er is geen thermisch medium meer nodig. De crux zit hem erin om voor een blijvend goede warmteoverdracht te zorgen.”
Meer kan Verberne er niet over zeggen, want de patentaanvraag loopt nog.
Volelektrische thermische transportschroef Celsius Volta | foto:Marco Vellinga
Dit zijn de 6 kenmerken van de elektrische schroefwarmtewisselaar (Celsius Volta):
Schroef en mantel zijn voorzien van elektrische verwarmingselementen. Warmteoverdracht vindt plaats zonder thermisch medium
Binnenin de schroef en mantel zijn afzonderlijk regelbare temperatuurzones mogelijk. waardoor de temperatuur van het te verwarmen product nauwkeurig te beheersen en te regelen is
Minimaal warmteverlies door de regelbare elektrische verwarming van het product
De machine is aanzienlijk energie-efficiënter vanwege de afwezigheid van thermisch medium en benodigde infrastructuur (drukvat en leidingwerk; de Celsius Volta heeft standaard een IE5-aandrijving, die circa 20% minder energieverlies geeft dan een IE4-aandrijving.
De schroef is net als zijn voorganger geluids- en stofarm en geeft weinig tot geen productbeschadiging
Geen risico op lekkage van thermisch medium mogelijk naar product of productieomgeving.
Scherm van de Celsius Volta, met per schroef diverse instelbare temperatuurzones, waardoor het product geleidelijk verwarmd wordt | foto: Marco Vellinga
Afzonderlijk regelbare temperatuurzones
Een belangrijk pluspunt van de vernieuwde transportschroef is de mogelijkheid om het temperatuurniveau in de machine in verschillende zones in te stellen en te regelen.
“Je hebt zo veel meer controle over het proces in de schroef en je kunt het product geleidelijk verwarmen”, verduidelijkt Verberne. “Voor sommige traditionele productieprocessen is dat erg interessant. Bij een thermische transportschroef kan dat namelijk niet, want over de gehele lengte van de schroef is de temperatuur nagenoeg gelijk.”
Het afzonderlijk regelen van verschillende temperatuurzones in de transportschroef levert tevens energiebesparing op.
“Temperatuurzones geven je meer controle; je kunt het product geleidelijk verwarmen”
Perry Verberne, Van Beek
Energiebesparing
De grootste energiewinst zit hem volgens Verberne in de afwezigheid van het thermisch medium en de infrastructuur eromheen. “Je hoeft bijvoorbeeld geen thermische olie meer te verwarmen. Dat scheelt een extra energie-omzettingsstap en is je eerste besparing. Verder is er energieverlies als je de olie buiten in een ketel verwarmt en je raakt altijd warmte kwijt langs het leidingnet, ook al is alles prima geïsoleerd. Het mooie van elektrisch verwarmen is dat het pas in de machine gebeurt. Onze schatting is dat dit een kwart aan energie bespaart.”
De binnenzijde van de Celsius Volta ziet er niet veel anders uit dan de conventionele Celsius dubbelwandige schroefwarmtewisselaar, maar bij de Volta hebben de schroeven verschillende temperatuurzones | foto: Marco Vellinga
Universele machine
Het ontwikkelde prototype is uitgebreid onderworpen aan duurtesten, waarin de verwarmingscycli over langere perioden zijn getest. Verder zijn er verschillende soorten korrels en poeders getest.
“We hebben de machine niet met een bepaald proces in gedachten ontwikkeld en willen een generieke machine aanbieden”, vertelt Verberne, “net als de bestaande schroefwarmtewisselaar. De nieuwe machine wijkt daar ook niet zoveel vanaf. Het verwarmingsmechanisme is alleen anders. Het kenmerk van een warmtewisselaar is dat je een product indirect verwarmt, en dat doen we hier ook.”
“Het energiegebruik gaan we meten met een kWh-meter op beide machines om de energiewinst 1-op-1 te vergelijken”
Er komt een testmachine beschikbaar voor klanten die al een schroefwarmtewisselaar van Van Beek hebben staan. De autonome machine heeft dezelfde afmetingen als het huidige type thermische transportschroef.
“Zo willen we de volgende stap maken door klantspecifiek te gaan testen. Het energiegebruik gaan we uitgebreid meten. We zetten een kilowattuurmeter op beide machines en dan kunnen we een-op-een vergelijken wat de energiewinst is, en ook wat de winst is van de apart regelbare temperatuurzones van de nieuwe machine. We hebben de ontwikkeling van de schroef nadrukkelijk met klanten besproken. Ook zij kijken uit naar nieuwe oplossingen. De steeds hogere energiekosten spelen hierbij mee. We hebben een lijstje klaarliggen van klanten die bereid zijn de machine te testen.” Verberne verwacht binnenkort ook de eerste feedback op de patentaanvraag te krijgen.
-> Bekijk de werking van een schroefwarmtewisselaar hier:
