40-bar air for blow moulding at new plant for the Gropper group of companies

Lors de la planification d'un nouveau site pour le groupe Gropper, l'accent avait été mis sur l'efficacité énergétique et la productivité durable. Ce site est utilisé exclusivement pour la fabrication et la mise en bouteille de jus de fruits entiers de haute qualité. L'air comprimé à 40 bar utilisé par la ligne de moulage des bouteilles en PET est généré par un compresseur à piston à haute efficacité fourni par Gardner Denver, qui est intégré de manière optimale dans les processus de la nouvelle usine de Stockach, en Allemagne.


Détails de l'application

Le groupe Gropper, basé à Bissingen en Allemagne, a transformé près de 290 millions de kilos de lait (dont 50 millions de lait bio) en 2015 pour créer une grande variété de produits laitiers. La majorité de ces produits ont été vendus sous les noms de marques de grandes chaînes de distribution en Allemagne, mais aussi dans d'autres pays européens. Gropper emploie près de 700 personnes, achète du lait auprès de 870 fournisseurs et a réalisé, pour l'exercice fiscal passé, un chiffre d'affaires d'environ 40 millions d'euros.

La société ne cesse de se développer et au cours des dernières années, elle a commencé à produire des smoothies et des jus de fruits autres qu'à base de concentrés. Et le succès a été au rendez-vous : leur production annuelle de ces produits a déjà atteint 80 millions de kilos. Pour faciliter sa future croissance, Gropper a ouvert une toute nouvelle usine à Stockach à l'automne 2015. Ce site sera exclusivement dédié à la production de jus de fruits autres qu'à base de concentré, qui nécessitent un transport et un stockage réfrigérés. Ainsi, les saveurs naturellement fraîches sont parfaitement préservées.

Compresseur à piston sans huile de type WH 29 3N, entraîné directement par un moteur sans arbre 325 kW,
et débit maximum de 1 800 m3/h (à 40 bar)

Toutes les mesures d'économie d'énergie sont exploitées au maximum.

Ce nouveau site ayant été construit de zéro, le personnel a eu l'opportunité d'exploiter pleinement le potentiel de planification d'une usine moderne – un domaine dans lequel il bénéficie d'une grande expertise. Berthold Burgmeier, responsable technologique : « Nous planifions et optimisons nos systèmes nous-mêmes et l'efficacité, la flexibilité et la consommation énergétique économique sont extrêmement importantes pour nous. »

C'est la raison pour laquelle les coûts d'approvisionnement et du cycle de vie sont importants en matière d'investissement. C'est particulièrement vrai pour la génération d'air comprimé, qui est indispensable lorsque la production de bouteilles en PET est réalisée sur site. Les préformes de la taille d'un pouce sont « soufflées » avec de l'air comprimé à des pressions pouvant atteindre 40 bar, avant d'être remplies de jus / boisson / ce que l'on veut.


Les responsables de la planification de ce système et des équipements périphériques associés au sein de Gropper ont pu bénéficier de l'expérience existante : quatre machines de moulage de bouteilles PET par soufflage et lignes d'embouteillage sont déjà utilisées à Bissingen. Aussi, Gropper savait déjà que les compresseurs à piston multi-étages seraient la façon la plus économique de générer ce niveau de pression.

Haut degré d'efficacité grâce au moteur sans arbre à entraînement direct

Par comparaison directe, une machine de la série S de Belliss & Morcom – une société du groupe Gardner Denver – s'est avérée le meilleur choix. Ainsi, un compresseur à piston sans huile de type WH 29 3N doté d'un moteur sans arbre de 325 kW et offrant un débit de 1 800 m3/h (à 40 bar) a été acheté.

Une des caractéristiques des compresseurs à piston de la série W est leur concept d'entraînement spécial, sans courroie d'entraînement, transmission ni embrayage. Ce moteur sans arbre à entraînement direct garantit un degré d'efficacité exceptionnel, une durée de vie prolongée et un encombrement extrêmement réduit.

Commande mi-charge / pleine charge en standard

Les machines à piston de la série W ont un double effet : deux cycles d'aspiration et de compression sont effectués par révolution. Elles sont aussi faciles à commander, même dans leur version basique, car elles peuvent être opérées à mi-charge (50 % de la pleine charge) au moyen de dispositifs de décharge à clapet d'aspiration sans perdre en efficacité. Par ailleurs, leur équilibrage optimal et la disponibilité de supports antivibrations évitent d'avoir à couler des fondations spécifiques. De plus, le guidage de précision du piston et de la tige de piston conformément au principe de crosse garantit une durée de vie extrême du compresseur.

Entraînement à régulation de fréquence et rendement énergétique élevé avec API

Gropper a opté pour une version encore plus efficace de la série W, avec un entraînement à régulation de fréquence. Le compresseur à piston dispose d'une très large plage de commande de 530 à 1 800 m3/h (30 à 100 %), de sorte que les petites quantités de bouteilles PET ou les modèles plus légers peuvent être produit aussi efficacement (bien que l'installation remplisse essentiellement des conteneurs de 0,9 à 1,35 litre, elle peut aussi remplir des bouteilles de 0,33 litre). Simultanément, il n'y a quasiment aucune perte hors charge, car la pression peut être maintenue constante sur une plage de pression très étroite.

Le système est commandé via un API Siemens S7, programmé par Gardner Denver, qui commande le compresseur en fonction de la demande (la pression du réseau étant la variable de référence). De plus, la pression peut être spécifiquement réduite en deçà de 30 bar si des bouteilles plus légères sont produites. Cela garantit aussi une génération d'air comprimé économique basée sur la demande.

Les experts en air comprimé de Gardner Denver se sont chargé de la conception du compresseur et du contrôleur. Ils ont travaillé avec Claus Meyer, planificateur-électricien chez Gropper. Ils ont également planifié l'interface utilisateur, qui affiche les états de fonctionnement de l'installation - qui comprend aussi un sécheur par réfrigération économe en énergie et un compresseur à spirale de la gamme Gardner Denver.


Les préformes de la taille d'un pouce sont « soufflées » à une pression pouvant atteindre 40 bar.
Installation d'embouteillage pour jus autres qu'à base de concentrés au sein du nouveau site du groupe Gropper à Stockach

Systèmes clés en main à refroidissement hautement efficace

L'eau de refroidissement du compresseur Belliss & Morcom est fournie par un système également conçu par Gardner Denver. Une configuration redondante de deux pompes économes en énergie avec seulement 5,5 kW de puissance d'entraînement (et une puissance de refroidissement de 300 kW) est installée sur une plateforme. Un refroidisseur économe en énergie installé sur le toit assure le refroidissement avec des ventilateurs à vitesse variable entraînés par des moteurs EC de pointe. Ces derniers sont régulés via la température d'admission, et donc ajustent leur puissance en fonction de la température extérieure. Une commande automatique été / hiver adapte la température d'admission aux conditions climatiques.


Récupération de chaleur : intégration optimale dans le processus

L'intégration optimale du compresseur dans le processus de régulation de température est cruciale pour l'efficacité de la génération d'air comprimé. Le système de Stockach garantit des conditions optimales en la matière, le site ayant été conçu et construit entièrement de zéro. Berthold Burgmeier : « La compression de l'air produit de la chaleur résiduelle que nous utilisons pour d'autres processus. » Aussi, outre la machine à piston, Gardner Denver a fourni un échangeur de chaleur. Le débit peut être ajusté via une soupape de commande de manière à maintenir la température de refoulement aussi élevée que possible, c.-à-d. à environ 50° C.

L'élément clé de la récupération de chaleur est un réservoir d'eau d'une capacité de 10 m3, qui peut être utilisé comme source d'eau chaude ou comme réservoir d'énergie via l'échangeur de chaleur. Le circuit de refroidissement et la récupération de chaleur sont également commandés via l'API central de la station d'air comprimé.

Disponibilité élevée

La machine Belliss & Morcom est raccordée au réseau général à 7 bar du site de Stockach via un détendeur, de sorte qu'elle peut être alimentée par ce réseau en cas d'urgence. Le réseau à 40 bar est également redondant : bientôt, Gardner Denver installera un second compresseur à piston de même type pour la seconde ligne d'embouteillage de l'usine de Stockach. Il fera office de système de secours afin de garantir la continuité de l'alimentation en air comprimé pour la production des bouteilles en PET, tout en assurant une capacité en air comprimé suffisante pour de futures extensions.


Robert Kupka et Dirk Tenbrink, responsables de comptes clés chez Gardner Denver, et Berthold Burgmeier,
Gropper, devant le nouveau compresseur à piston WH 29 H3N Belliss & Morcom à Stockach