AEG Power Solutions GmbH

Gleichmäßige Schmelztemperatur – die Voraussetzung für schöne Kristallgläser

Mitten im landschaftlich reizvollen Hochsauerland hat die RC Ritzenhoff Cristal GmbH ihren Stammsitz. Im Werk Essentho stellt das etablierte Familienunternehmen hochwertige Kristall-Trinkgefäße für die Getränkeindustrie her. Gegenüber Mitbewerbern zeichnet sich Ritzenhoff besonders durch die hohe Qualität seiner Gläser aus, die trotz vollautomatischer Produktion nicht gepreßt, sondern aus Kristallglas geblasen werden. Eine Besonderheit in der aufwendigen Produktion ist der Einsatz einer elektrisch beheizten Glasschmelze, die nicht nur aus Umweltgründen die "alten" fossilen Beheizungen abgelöst hat. Der folgende Beitrag zeigt auf, warum gerade die höchst konstante Einhaltung bestimmter Temperaturen nur durch Verwendung moderner elektronischer Leistungssteller sicher gewährleistet werden kann. Die Herstellung von hochwertigen Kristallgläsern hat bei Ritzenhoff eine lange Tradition. Bereits in der 3. Generation entstehen in der Marsberger Manufaktur besondere Gläser in Hand- und Mundarbeit. Das Werk in Essentho ganz in der Nähe, das bereits seit 1960 besteht, ist dagegen auf die automatische Produktion großer Serien ausgelegt. Die Produkte sind sozusagen in aller Munde, ohne daß Genießer wissen, wo die von ihnen genutzten Trinkgläser entstehen. Zu den namhaftesten Brauereikunden zählen unter anderem Warsteiner, König Pilsener, Bitburger und Hannen Alt, um nur wenige zu nennen. Ritzenhoff stellt in jeder der drei Produktionsstraßen im Werk Essentho täglich bis zu 30.000 Gläser her. Schon in der Gründerzeit war Klaus Ritzenhoff, der damalige Inhaber des Unternehmens, fest davon überzeugt, daß die elektrische Beheizung der Glasschmelze eine Reihe von Vorteilen mitbringt – nur waren damals die technischen Voraussetzungen noch nicht so weit entwickelt wie heute. Trotz vieler Rückschläge, die sich auf technische Unzulänglichkeiten der damaligen Zeit zurückführen lassen, wurden besonders die Faktoren Umweltschutz und hohe Ölpreise immer wieder zum Anlaß genommen, an dem Projekt elektrische Glasschmelze festzuhalten. Mangels Erfahrung auf dem Markt entwickelte man die Produktionsanlagen in enger Zusammenarbeit zwischen technischer Abteilung und Anbietern der einzelnen Komponenten, um so endlich jene hohe Glasqualität zu erreichen, die man sich bei Ritzenhoff als Ziel gesteckt hatte. Für den Einsatz elektrischer Beheizungen sprechen aus Sicht der technischen Betriebsleitung bei Ritzenhoff mehrere Gründe. "Zum einen haben wir dadurch keine Probleme mit der Anlieferung fossiler Energieträger. Zum anderen entstünden durch diese Brennstoffe gewaltige Mengen an Emissionen. Diese setzen sich nicht nur aus den Abgasen zusammen, sondern enthalten zusätzlich staubförmige Bestandteile des Gemenges, die über den Abgasstrom aus der noch nicht vollständig homogenen Schmelze mitgerissen werden. Solche Umweltbelastungen müßten bei fossiler Beheizung in aufwendigen Filter-Verfahren verhindert werden." Für innovative Leistungen durch die saubere elektrische Energie erhielt Ritzenhoff in den Jahren 1993 und 1996 bereits zweimal der eta-Preis des Stromlieferanten VEW, der an Unternehmen vergeben wird, die maßgeblich zu einer effektiveren Nutzung elektrischer Energie beitragen. Die Beheizung der Schmelze durch 12 Elektroden ist eine saubere Sache Glas wird ab einer Temperatur von rund 800° C elektrisch leitfähig. Da die Glasschmelze ständig auf 1.500° C gehalten werden muß, ist es möglich, diese elektrisch durch zwölf in der Rohglasmasse stehende Elektroden zu beheizen. Der offene Schmelzofen wird von oben automatisch mit neuem Rohmaterial befüllt. Dieses isoliert die Schmelze gegen Abkühlen – auch ohne dass der Ofen verschlossen wird. Durch die Temperaturdifferenz zwischen Rohmaterial und bereits flüssigem Glas entsteht im Ofen automatisch ein Kreislauf. Wenn das flüssige Rohglas dann eine homogene Masse bildet, steigt dessen spezifisches Gewicht. Dadurch setzt es sich unten im Ofen ab, von wo es in die Produktion weitergeleitet wird. Die notwendige konstante Temperatur in der Schmelze wird durch Thyristor-Leistungssteller aus dem Hause AEG Stromversorgungs-Systeme GmbH (AEG SVS) sichergestellt. "Ein elektronischer Leistungssteller ist – einfach gesagt – eine Art Dimmer für extreme Leistungen", erklärt schmunzelnd Michael Harro Liese, Leiter Leistungssteller bei AEG SVS, die Funktion dieser unauffälligen elektrischen Stellglieder. Er ergänzt: "Hier bei Ritzenhoff müssen für die komplexen thermischen Regelprozesse Leistungen von 800 A pro Elektrode gestellt werden." Insgesamt erfordert die Elektroschmelze eine Anschlußleistung von 1,2 MW, um täglich 14 bis 15 Tonnen Glas zu schmelzen. Sechs elektronische Steller vom Typ Thyro-M, die jeweils zwei Elektroden bedienen, sorgen für die erforderlichen 1.500° C. Wie wichtig die Zuverlässigkeit der Regelung ist, erkennt man daran, daß die Anlage seit nunmehr sechs Jahren ununterbrochen in Betrieb ist. Denn sollte die Schmelze einmal erkalten, so "kann man den Ofen als kompletten massiven Klotz wegwerfen". "Die Einhaltung von sehr engen Temperaturtoleranzen ist die wichtigste Voraussetzung für die spätere Glasqualität", ergänzt Bernd Giesler, Mitglied der technischen Betriebsleitung bei Ritzenhoff Cristal. "Daher haben wir mittlerweile – ebenfalls mit den Thyristor-Stellern von AEG SVS – auch den Feederkopf elektrisch beheizt. Diese Anlage transportiert flüssiges Glas in die Blasmaschine, in der die Glasoberteile automatisch geblasen werden. Schon Temperaturschwankungen von ein bis zwei Grad führen zu inhomogenen Glasstärken und damit zu erhöhtem Ausschuß." Dies ist auch der Grund dafür, warum sich in der Produktionshalle keine Fenster öffnen lassen. Die Be- und Entlüftung wird durch im Dach und an den Seitenwänden angebrachte Lüftungssysteme übernommen. Diese gewährleisten auch bei Niederschlag eine gleichmäßige Klimatisierung. Im Produktionsablauf werden nach dem Feeder die glühenden Glastropfen in die endgültigen Formen geblasen (Foto). Diese Formen werden zur Einhaltung einer definierten Temperatur ebenfalls über Thyristor-Leistungssteller elektrisch beheizt. Nachdem die Glaskörper nun ihre endgültige Form haben, werden bei Kelchgläsern die Stiele und Füße im Preßverfahren produziert und in noch heißem Zustand mit den Oberteilen verschmolzen. Die elektrische Beheizung wird zentral per Computer überwacht Die Kontrolle der gesamten Anlage erfolgt in einem Leitstand, von wo computergestützt permanent die Daten der einzelnen Steller abgefragt werden. Dies ist möglich, weil die AEG Thyro-M-Geräte kommunikationsfähig ausgelegt sind. "Die Software Thyrotool-M von AEG SVS bildet die Anordnung der einzelnen Elektroden grafisch zusammen mit allen relevanten Werten auf einem PC-Monitor ab", erklärt Frank Schlieper, Vertriebsingenieur bei AEG SVS und Mitentwickler von Thyrotool-M. "Die Software-Parametrisierung der Steller bringt außerdem Vorteile bei einem eventuellen Ausfall eines solchen Geräts mit sich. Da für diesen Fall bei Ritzenhoff stets Ersatzgeräte vorrätig sind, können diese im laufenden Betrieb gewechselt und von der Leitzentrale aus neu konfiguriert und parametrisiert werden." Laut Christoph Gruß, bei Ritzenhoff Cristal zuständig für den Bereich Elektrotechnik, ist dies ein unschätzbarer Vorteil, da die manuelle Einstellung der Sollwerte viel mehr Zeit in Anspruch nehmen würde. Nach der Fertigstellung der Gläser werden diese automatisch einer Kühlbahn zugeführt. Zur Vermeidung von Spannungen im Glas wird in 80 Minuten die Temperatur von anfänglich 550° C auf nur noch 40° C reduziert. Die fertigen, kalten Gläser verlassen dann die Produktion. Sie werden entweder dem Vertrieb zugeführt oder gelangen als nächstes in den Veredelungsbereich bei Ritzenhoff. Hier werden je nach Kundenwunsch keramische Dekors aufgebracht. Dazu ist ein weiterer geregelter Temperaturprozeß notwendig. Im Einbrennofen werden die Gläser mit dem noch kalten Dekormaterial erneut langsam auf 600° C aufgeheizt. Das Dekor verbindet sich dann mit der Glasoberfläche. Dazu werden die Steller des Typs Thyro-A eingesetzt, die ebenfalls elektronisch und damit kontaktlos die jeweils erforderlichen Temperaturen einregeln. Nach insgesamt 250 Minuten verlassen die wiederum definiert abgekühlten Gläser endgültig die Produktion in Richtung Packbereich. "Auch bei der Veredelung vertraut Ritzenhoff Cristal auf die zuverlässige Temperaturregelung durch die Steller von AEG Thyro-S", erklärt man uns im Werk. "In unserer Branche ist eine konstante Temperaturregelung entscheidend für die Qualität des Endproduktes. Nur durch die elektronische Regelung ist man imstande, am Ende der Produktion einen Ausschuß von nur vier Prozent zu realisieren. Die professionelle Unterstützung von AEG SVS war und ist uns bei den komplexen Vorgängen stets von großer Hilfe." Die elektrische Beheizung der gesamten Produktionsanlage bei Ritzenhoff hat, wie oben dargestellt, viele Vorteile. Auch auf lange Sicht rechnet sich der Einsatz dieser sauberen Energie, die vordergründig etwas höhere Verbrauchskosten als fossile Brennstoffe aufweist. Bernd Giesler dazu: "Nach rund fünf Jahren Dauerbetrieb sind gegen Ende 1997 umfangreiche Revisionsarbeiten notwendig. Dazu setzen wir die E-Wanne komplett außer Betrieb. Alle Verschleißteile werden erneuert und technologisch auf den neuesten Stand gebracht. Es entstehen uns dabei Kosten in Höhe von rund 1,2 Million DM. Ein vergleichbarer, fossil beheizter Ofen verschlingt für vergleichbare Arbeiten eine Summe von rund 2,5 Millionen DM. Diese ist extrem hoch, wenn man berücksichtigt, daß solche Öfen einen Neupreis von ca. vier Millionen DM haben." Alles in allem hat Ritzenhoff damit eine saubere Lösung installiert, die – wie bereits anfangs erwähnt – schon zweifach für ihre Innovationen prämiert wurde. Mehr über die Technik: Die Elektroden aus Molybdän in der Glasschmelze arbeiten einphasig mit 600 V und 800 A. Bei Ritzenhoff wird die Leistung als Konstante gefahren. Dies ist möglich, weil der Leistungsbedarf von 1,1 kW/kg Glas bei 15 Tonnen Glas in 24 Strunden bekannt ist und stets gleich bleibt. Ein Vorteil dieser Konstanz ist unter anderem die gleichmäßige Stromabnahme aus dem öffentlichen Netz ohne Spitzenbelastungen, die letztendlich auch die Höhe des Stromtarifs entscheidend mitbestimmt. In der gesamten Produktionsstraße kommen 15 kommunikationsfähige Steller des Typs AEG Thyro-M zum Einsatz. Auch das Modell Thyro-S, das als schneller, elektronischer Schalter dient, findet Anwendung in den Bereichen Glasveredelung und Elektro-Einbrennbahn.