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Festplattenproduktion erfordert höchste Druckluftqualität

2008-01-01

XD-Trockner spart bis zu 200 000 kWh im Jahr

XD 4500 ZP front view
Mit einem XD-Drucklufttrockner von Atlas Copco hat der Computer-Festplattenhersteller Seagate die Energiekosten seiner Druckluftversorgung deutlich verringert. Die Trockner nutzen zur Regeneration die – ohnehin vorhandene – Wärme der Kompressoren.
 
Druckluft spielt eine wesentliche Rolle bei der Produktion von Computerfestplatten. Die Luft muss von höchster Qualität sein; denn schon der kleinste Tropfen Öl oder Feuchtigkeit, das kleinste Körnchen Staub im Prozess können das Endprodukt gefährden. Der Festplattenhersteller Seagate hat deshalb einen neuen Druckluft-Trockner vom Typ XD 1400 G von Atlas Copco installiert. Dieser stellt die benötigte Druckluftqualität sicher – einschließlich eines Drucktaupunktes von – 70 °C. Die Stromkosten sinken dadurch um bis zu 80 %.
 
Die energiesparende Arbeitsweise der XD-Reihe liegt in dem speziellen Regenerationsprozess des Trocknungsmittels begründet, das der Druckluft die Feuchtigkeit entzieht. Denn der XD nutzt dazu die Wärme des Kompressors; also Energie, die beim Verdichten der Luft erzeugt worden ist und sonst verloren ginge. Dadurch wird nur bei bestimmten, sehr hohen Ansprüchen an die Qualität der Luft zusätzliche Heizleistung benötigt. Auch das patentierte Kühlungssystem sowie der Einsatz von Hochleistungs-Trocknungsmitteln senken den Energieaufwand für die Regeneration.


2008-01-01

Fertigungsprozess erfordert extrem trockene Druckluft

AC Germany-Seagate Produktion
Seagate stellt digitale Speicher für einen schnell wachsenden Markt her, und zwar täglich mehr als 200 000 Datenträger in Form nickelplattierter Aluminiumscheiben. Auf diesem Material können Festplattenlaufwerke digitale Informationen lesen, schreiben und speichern. Im Prozess durchlaufen die Scheiben eine Reihe präziser Schneid-, Ätz-, Schleif-, Plattierungs- und Polierstufen.
 
An verschiedenen Stellen der Produktion müssen die Aluminiumscheiben mit Druckluft getrocknet werden, nachdem sie mit Reinstwasser gereinigt wurden. Um jegliche Restfeuchtigkeit auszublasen, muss die Luft extrem trocken sein: „Die Reinheit der Aluminiumscheiben ist von äußerster Wichtigkeit", betont Instandhaltungsleiter Neil Savage. „Und sie wird von der Qualität der Druckluft beeinflusst." Diese muss nicht nur sehr trocken sein, sondern wird auch gefiltert, um den strengen Standards im Submikronbereich zu entsprechen.
 
Um die Anforderungen zu verdeutlichen: Die Druckluft muss so trocken sein, dass bei Temperaturen oberhalb von – 70 °C keine Kondensation auftreten kann. Der bei Seagate installierte XD-1400-G-Trockner ist dafür sowie für die benötigte hohe Volumenstromleistung von 1400 l/s mit dem außergewöhnlichen Drucktaupunkt von – 70 °C bestens geeignet.
 
Seagate nutzt die Druckluft ferner, um pneumatische Ausrüstungen zu steuern, wie Stellantriebe, Schalter und Zylinder. Für diese ist die Luftqualität weniger kritisch; doch durch die Versorgung mit der gleichen Luft brauchen nicht zwei getrennte Systeme betrieben zu werden.


2008-01-01

Verwendung der Kompressionswärme

AC Germany-Seagate Kyle Hamilton
Der mit Kompressionswärme regenerierende Trockner XD 1400 G wurde von Atlas Copco speziell für die energieeffiziente Erzeugung trockener Druckluft konzipiert. Er arbeitet mit zwei Adsorptionsbehältern, von denen jeweils einer in Betrieb ist, also trocknet, während im anderen das Trockenmittel regeneriert wird. Der zweite Behälter übernimmt die Trocknung, sobald das Trockenmittel im ersten für die Regeneration fällig ist. Die interne Elektronikon-Steuerung schaltet entsprechend zwischen den Behältern um.
 
Die austretende Volumenstromleistung ist konstant. Sollte der Taupunktwert von – 70 °C nicht erreicht werden, wird automatisch auf den anderen Adsorptionsbehälter umgeschaltet. Seit das System bei Seagate läuft, stellte der Betreiber fest, dass der Taupunkt sogar nach langen Beladungszeiträumen nicht fällt. Auf diese Weise kann jeder Trocknungsbehälter 24 Stunden lang arbeiten, bevor die Regeneration stattfindet. „Anfangs war der XD-Trockner standardmäßig so eingestellt, dass er nach vier Stunden umschaltete", erinnert sich Energiekoordinator Kyle Hamilton. Die Möglichkeit, diese Zeitspanne ohne Qualitätseinbußen auf 24 Stunden zu verlängern, steigerte die Energieeinsparungen noch.
 
Dieser außerordentlich hohe Trocknungsgrad wird durch eine Kombination diverser Konstruktionsmerkmale erreicht – „eine exzellente Verknüpfung von Physik und Engineering", wie Neil Savage sagt. Bei herkömmlichen Trocknervarianten muss für die Adsorption der gesamte Druckluft-Volumenstrom gekühlt werden, der den Kompressor verlässt. Für die Regeneration wird die Druckluft dann wieder erwärmt. Demgegenüber arbeitet der XD mit Kühlern, die entweder verwendet oder auch umgangen werden können. Diese Trocknerserie kann daher die während der Kompression erzeugte sehr heiße Luft nutzen: Das Trocknungsmittel wird mit Kompressionswärme regeneriert, eine externe Energiezufuhr ist nicht erforderlich.


2008-01-01

Bei 24-Stunden-Betrieb an 364 Tagen im Jahr sinkt die Stromrechnung um über 10 000 Euro

AC Germany-Seagte XD Trockner installation
„Der neue Trockner verbraucht viel weniger Strom als der alte", hat Kyle Hamilton festgestellt, „und zwar über 80 Prozent weniger als unser ursprüngliches Trocknungssystem." Angesichts immenser Kostensteigerungen in anderen Bereichen legt Seagate ein besonderes Augenmerk darauf, den Stromverbrauch zu senken. So hat das Unternehmen sogar ermittelt, wie viel Energie eingespart würde, wenn man bei der Qualität der Druckluft Abstriche machen könnte. Das wurde jedoch verworfen, da der Trockner so effizient ist, dass eine Lockerung des Taupunktes auf – 40 °C die Energiekosten nicht sonderlich senken würde.
 
Der jährliche Stromverbrauch – Seagate produziert an 364 Tagen im Jahr rund um die Uhr – wurde von Atlas Copco mit knapp 33 000 kWh errechnet. Dem stehen 246 000 kWh bei einem Trockner mit Regeneration durch erwärmte Gebläseluft gegenüber sowie 189 000 kWh bei einem Trockner, der mit Gebläseluft und getrockneter Druckluft (Spülluft) regeneriert. Bei einem angenommenen Strompreis von 0,07 Euro je Kilowattstunde belaufen sich die jährlichen Energiekosten auf knapp 2310 Euro – statt auf etwa 13 000 bis über 17 000 Euro. Die Einsparung reduziert auch die vom Strom erzeugte CO2-Menge sehr deutlich von 117,18 t (beim Trockner mit Gebläseluft) beziehungsweise 152,52 t (mit Gebläse- und Spülluft) auf 20,46 t (bei einem Strommix, der 620 g CO2 je Kilowattstunde ergibt).


2008-01-01

Lange Trocknungszyklen sparen weitere Energie

Die Energieeinsparungen ergeben sich aus einer Kombination der langen Trocknungszyklen zwischen zwei Regenerationen, der Wahl der Trocknungsmittel, die keine großen Wärmemengen für die Regeneration erfordern, sowie dem Einsatz effizienter Kühler. Eine der Methoden, mit der der XD die hohe Effizienz erreicht, ist seine patentierte Doppelkühlerkonfiguration. Diese senkt die Temperatur der in den Trocknungsturm eingehenden Luft. Kühle Luft aber enthält weniger Feuchtigkeit als wärmere. Auf diese Weise wird die Feuchtigkeit schon frühzeitig abgeschieden, die Wasserlast in der Druckluft sinkt auf ein absolutes Minimum. Dies ist auch für den Trocknungszyklus von Vorteil. Denn in den Behälter tritt weniger Wasser ein, und das Trocknungsmittel kann zwischen zwei Regenerationen länger mit Feuchte beaufschlagt werden.
 
„Einer der Gründe, warum wir sehr niedrige Energiekosten erzielen, sind die dank des Kühlerdesigns sehr niedrigen Eintrittstemperaturen", sagt Instandhaltungsleiter Neil Savage. Für den größten Teil des Zyklus werden die Kühler in Reihe geschaltet. Die in den zu trocknenden Behälter eintretende Luft hat eine Temperatur von etwa 23 °C, bei der ihr gesättigter Wassergehalt circa 20 g/m3 beträgt. Dagegen wäre bei Luft, die mit einer Temperatur von 50 °C eintritt, eine Wasserlast von 82 g/m3 möglich.


2008-01-01

Über Seagate

Seagate stellt digitale Speicher für einen schnell wachsenden Markt her. Das Lieferprogramm des Unternehmens umfasst mehr als 40 Produktarten, die in unterschiedlichsten Anwendungen, von der Heimelektronik bis zu großen Datenzentren, eingesetzt werden.
 
In einem modernen Werk in Nordirland fertigen knapp über 900 Personen nickelplattierte Aluminiumscheiben-Datenträger. Das ist das Kernmaterial, auf dem Computerfestplattenlaufwerke digitale Informationen lesen, schreiben und speichern. Täglich werden mehr als 200 000 Datenträger hergestellt.
 
Als Rohmaterial dienen blanke Aluminiumträger mit einer gestanzten zentralen Bohrung. Sie durchlaufen eine Reihe präziser Schneid-, Ätz-, Schleif-, Plattierungs- und Polierstufen mit strengen Prüfungen. Nach der Endprüfung werden die Scheiben zu den Seagate-Medienwerken in Singapur versandt, wo sie eine Magnetschicht erhalten. In den Montagewerken für Laufwerke in Asien werden die fertigen Scheiben mit anderen Komponenten zusammengefügt. Die Produktion läuft rund um die Uhr an 364 Tagen im Jahr.

Fotos und Dateien zum Download


Ingo Wüstemeyer

Aftermarket Marketing Manager

Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik GmbH

Langemarckstraße 35
45141 Essen

www.atlascopco.de

Dorothée Pichler

Kommunikation

Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik GmbH

Langemarckstraße 35
45141 Essen