AT511575B1

AT511575B1 - HYDRAULIC SYSTEM FOR A MACHINE FOR MANUFACTURING A FIBROUS WEB

Info

Publication number: AT511575B1
Application number: ATA9135/2010A
Authority: AT
Original assignee: Metso Paper Inc
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2010-04-21
Publication date: 2013-08-15
Also published as: AT511575A5; CN102449319A; DE102009026605A1; WO2010136273A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere eine Papier- oder Kartonmaschine, mit einer Vielzahl von hydraulischen Stellgliedern (3), einer Vielzahl von Druckspeichern (11, 12) zur Bevorratung eines hydraulischen Arbeitsfluids unter Druck, mindestens einem digitalhydraulischen Druckregler (4), der dem hydraulischen Stellglied (3) zugeordnet ist und den Druck des Arbeitsfluids in dem hydraulischen Stellglied (3) einstellt, und einer Pumpe (10), um das Arbeitsfluid mit hohem Druck in den Druckspeicher (11, 12) einzuspeisen und diesen aufzuladen, wobei die Pumpe (10) als eine gemeinsame Pumpe vorgesehen ist, die die Druckspeicher (11, 12) auflädt, und die Pumpe (10) eine mobile, zu den jeweiligen Druckspeichern (11, 12) bewegbare und daran lösbar anschließbare Pumpe ist.The invention relates to a hydraulic system for a machine for producing a fibrous web, in particular a paper or board machine, with a plurality of hydraulic actuators (3), a plurality of pressure accumulators (11, 12) for storing a hydraulic working fluid under pressure, at least one digital hydraulic Pressure regulator (4) associated with the hydraulic actuator (3) and adjusting the pressure of the working fluid in the hydraulic actuator (3), and a pump (10) to feed the working fluid at high pressure in the pressure accumulator (11, 12) and to charge it, wherein the pump (10) is provided as a common pump which charges the accumulators (11, 12), and the pump (10) is a mobile, to the respective pressure accumulators (11, 12) movable and detachably connectable thereto Pump is.

Description

(»terrelÄchfÄ AT511 575B1 2013-08-15(»TerrelÄchÄÄ AT511 575B1 2013-08-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere eine Papier- oder Kartonmaschine.Description: The invention relates to a hydraulic system for a machine for producing a fibrous web, in particular a paper or board machine.

[0002] In Papiermaschinen wird verbreitet Hydraulik als Betätigungs- und Steuerungsmittel eingesetzt; insbesondere werden Stellglieder hydraulisch angetrieben, mit denen große Kräfte mit hoher Genauigkeit eingestellt und ausgeübt werden können.In paper machines is widely used hydraulics as actuation and control means; In particular, actuators are hydraulically driven, with which large forces can be set and exercised with high accuracy.

[0003] In der Regel wird ein Arbeitsfluid, z.B. Hydrauliköl verwendet, das von einer Pumpe unter Druck gesetzt wird. Die Einleitung des unter Druck stehenden Hydrauliköls in ein hydraulisches Stellglied, wie z.B. einen Hydraulikzylinder oder einen Hydraulikmotor wird typischerweise durch ein proportionales Steuerventil oder Proportionalventil gesteuert, das elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch angetrieben sein kann.In general, a working fluid, e.g. Hydraulic oil used, which is pressurized by a pump. The introduction of the pressurized hydraulic oil into a hydraulic actuator, e.g. a hydraulic cylinder or hydraulic motor is typically controlled by a proportional control valve or proportional valve, which may be electrically, hydraulically, or pneumatically driven.

[0004] Ein solches Steuerventil hat einen verschieb- oder verlagerbaren Steuerschieber oder Steuerkolben, der in Antwort auf seine Lage in einem zugehörigen Ventilgehäuse einen Solldruck am Ausgang einstellen kann, indem der Druck von der Pumpe gelieferten Hydrauliköls heruntergeregelt wird. Die Beweglichkeit des Steuerkolbens im Ventilgehäuse erfordert zwingend ein gewisses Spiel oder Spaltmaß zwischen Steuerkolben und Ventilgehäuse, so dass eine innere Leckage des Steuerventils unvermeidbar ist. Das Spaltmaß darf nicht zu eng gewählt werden, denn sonst würde das Ventil zu anfällig gegen Verschmutzungen im Hydrauliköl.Such a control valve has a displaceable or displaceable spool or control piston, which can set in response to its location in an associated valve housing a target pressure at the output by the pressure supplied by the pump hydraulic oil is controlled down. The mobility of the control piston in the valve housing necessarily requires a certain clearance or gap between the control piston and valve housing, so that an internal leakage of the control valve is unavoidable. The gap size must not be too narrow, otherwise the valve would be too susceptible to contamination in the hydraulic oil.

[0005] In letzter Zeit wurden alternative Druckregler entwickelt, die in dieser Anmeldung durchgängig als digitalhydraulische Druckregler bezeichnet werden sollen. Werden solche digitalhydraulischen Druckregler als Druckminderer eingesetzt, werden diese in der vorliegenden Anmeldung durchgehend als digitalhydraulische Druckminderer bezeichnet.Recently, alternative pressure regulators have been developed, which should be referred to throughout this application as a digital hydraulic pressure regulator. If such digital hydraulic pressure regulator used as a pressure reducer, they are referred to throughout the present application as a digital hydraulic pressure reducer.

[0006] Die Arbeitsweise der digitalhydraulischen Druckregler ist beispielsweise in der Zeitschrift Fluid Nr. 7-8, 2008 S. 12, 13 genauer beschrieben. Der verbesserten Lesbarkeit dieser Anmeldung halber wird die Arbeitsweise digitalhydraulischer Druckregler nochmals sehr kurz zusammengefasst dargestellt: [0007] Ein digitalhydraulischer Druckregler besteht im einfachen Fall aus einer Reihe parallel geschalteter Ventile, die lediglich AUF/ZU Funktion besitzen; also einfache EIN/AUS-Schaltventile sind, die einen Durchfluss zulassen oder unterbrechen und in dieser Anmeldung durchgängig als Ventile bezeichnet werden können. Die Ventile sind alle mit einer gemeinsamen Zuführleitung einerseits und mit einer gemeinsamen Ausgangsleitung andererseits verbunden. Die Ventile selbst können herkömmliche Solenoidventile, d.h. Ventile mit elektromagnetischem Antrieb sein. Natürlich können auch andere Antriebsformen gewählt werden.The operation of the digital hydraulic pressure regulator, for example, in the journal fluid no. 7-8, 2008 p. 12, 13 described in more detail. For the sake of improved readability of this application, the operation of digital hydraulic pressure regulators is again summarized very briefly: [0007] In the simple case, a digital hydraulic pressure regulator consists of a number of valves connected in parallel and having only ON / OFF function; So are simple ON / OFF switching valves that allow or interrupt a flow and can be consistently referred to in this application as valves. The valves are all connected to a common supply line on the one hand and to a common output line on the other. The valves themselves may be conventional solenoid valves, i. Be valves with electromagnetic drive. Of course, other forms of drive can be chosen.

[0008] Durch Anschluss oder Einbau von Drosselelementen bzw. durch die Ventile selbst ist dafür gesorgt, dass die Ventile unterschiedliche Durchflüsse haben, wenn sie geöffnet sind. Wenn beispielsweise vier Ventile vorgesehen sind, so können die Durchflussraten Q in den einzelnen, jeweils von dem zugehörigen Ventil wahlweise freigebbaren Durchlässen im Verhältnis von 1:2:4:8 zueinander stehen; bei einer größeren Anzahl von Ventilen wird diese Reihe entsprechend fortgesetzt.By connecting or installing throttle elements or by the valves themselves is ensured that the valves have different flow rates when they are open. If, for example, four valves are provided, then the flow rates Q in the individual, in each case by the associated valve selectively releasable passages in the ratio of 1: 2: 4: 8 to each other; for a larger number of valves this series will continue accordingly.

[0009] Durch Öffnen und Schließen einzelner Ventile bzw. Ventilkombinationen, die auf der Basis von mathematischen Modellen von einem Rechner bestimmt und ausgewählt werden, kann nun eine sehr rasche und präzise Druckeinstellung in der Ausgangsleitung bzw. in dem daran angeschlossenen Stellglied erreicht werden. Dies wird erreicht, indem die analoge Regelkurve des eingangs geschilderten proportionalen Steuerventils durch eine digital erstellte (angenäherte) Regelkurve ersetzt wird. Diese Kurve kann wegen des Wegfalls von Nichtlinearitäten und/oder Hysterese des analogen Proportionalventils eine stufenförmig angenäherte Gerade sein, die es erlaubt, einen Regelpunkt schnell und (nahezu) überschwingungsfrei anzufahren.By opening and closing individual valves or valve combinations, which are determined and selected on the basis of mathematical models of a computer, now a very rapid and precise pressure adjustment in the output line or in the actuator connected thereto can now be achieved. This is achieved by replacing the analogue control curve of the initially described proportional control valve with a digitally generated (approximate) control curve. Due to the omission of non-linearities and / or hysteresis of the analogue proportional valve, this curve can be a step-like approximated straight line which allows a control point to approach a control point quickly and (virtually) free of overshoot.

[0010] E in weiterer Vorteil der digitalhydraulischen Regelung liegt darin, dass die Ventile ent- 1/20 (»terrelÄchfi AT511 575B1 2013-08-15 weder offen oder geschlossen sind, d.h. zum Halten eines Solldrucks in einem geschlossenen (und unveränderten) System sind die Ventile einfach geschlossen und es gibt keine inneren Leckageströme. Damit besteht ein deutlicher Unterschied zum herkömmlichen Proportionalventil, das stets von einem Hydraulikölstrom durchflossen ist. Dies kostet ständig Energie für die Hydraulikpumpen, z.B. in der Papiermaschine.[0010] Another advantage of the digital hydraulic control is that the valves are neither open nor closed, ie to maintain a set pressure in a closed (and unchanged) system If the valves are simply closed and there are no internal leakage flows, there is a clear difference to the conventional proportional valve, which always flows through a hydraulic oil flow, which constantly costs energy for the hydraulic pumps, eg in the paper machine.

[0011] Somit ist zu erkennen, dass es der Einsatz von digitalhydraulischen Druckreglern gestattet, die Hydraulikpumpen weniger oft oder kürzer zu betreiben, wodurch Energie gespart werden kann.Thus, it can be seen that the use of digital hydraulic pressure regulators allows the hydraulic pumps less often or operate shorter, which energy can be saved.

[0012] Hydrauliksysteme mit mindestens einem hydraulischen Stellglied, mindestens einem Druckspeicher und mindestens einem digitalhydraulischen Druckregler sind beispielsweise aus den Dokumenten EP 525 547 A1, FR 2 880 143 A1 und WO 2010/106 22 6 A2 bekannt. Weiterer Stand der Technik findet sich in den Dokumenten US 2007/289 298 A1, DE 31 30 056 A1 und WO 2004/080 870 A1.Hydraulic systems with at least one hydraulic actuator, at least one pressure accumulator and at least one digital hydraulic pressure regulator are known for example from the documents EP 525 547 A1, FR 2 880 143 A1 and WO 2010/106 22 6 A2. Further prior art can be found in the documents US 2007/289 298 A1, DE 31 30 056 A1 and WO 2004/080 870 A1.

[0013] Es besteht aber weiterhin ein Bedarf, den Energieverbrauch einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonmaschine weiter zu vermindern.However, there is still a need to reduce the energy consumption of a machine for producing a fibrous web, in particular a paper or board machine on.

[0014] Diese Aufgabe wird mit einem Hydrauliksystem für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonmaschine, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved with a hydraulic system for a machine for producing a fibrous web, in particular a paper or board machine, with the features of claim 1.

[0015] Erfindungsgemäß ist ein Hydrauliksystem für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere eine Papier- oder Kartonmaschine, vorgeschlagen, das eine Vielzahl von hydraulischen Stellgliedern, eine Vielzahl von Hochdruckspeichern zur Bevorratung eines hydraulischen Arbeitsfluids unter Druck, eine Pumpe, um das Arbeitsfluid mit hohem Druck in den Hochdruckspeicher einzuspeisen und diesen aufzuladen, und mindestens einen digitalhydraulischen Druckregler hat, der dem hydraulischen Stellglied zugeordnet ist und den Druck des Arbeitsfluids in dem hydraulischen Stellglied einstellt, wobei die Pumpe als eine gemeinsame Pumpe vorgesehen ist, die die Hochdruckspeicher auflädt, und eine mobile, zu den jeweiligen Druckspeichern bewegbare und daran lösbar anschließbare Pumpe ist.According to the invention, a hydraulic system for a machine for producing a fibrous web, in particular a paper or board machine, proposed that a plurality of hydraulic actuators, a plurality of high-pressure accumulators for storing a hydraulic working fluid under pressure, a pump to the working fluid with supply high pressure in the high pressure accumulator and charge this, and at least one digital hydraulic pressure regulator, which is assigned to the hydraulic actuator and adjusts the pressure of the working fluid in the hydraulic actuator, wherein the pump is provided as a common pump which charges the high pressure accumulator, and a mobile, to the respective pressure accumulators movable and releasably connectable pump is.

[0016] In den nachfolgenden Erläuterungen ist stets von einer Papiermaschine die Rede; dieser Begriff soll aber ausdrücklich alle Maschinentypen zur Herstellung von Faserstoffbahnen, also insbesondere auch Kartonmaschinen, (Hart)Faserplattenmaschinen und dergleichen umfassen.In the following explanations there is always talk of a paper machine; However, this term is expressly to include all types of machines for the production of fibrous webs, so in particular also board machines, (hard) fibreboard machines and the like.

[0017] Wenn ein digitalhydraulischer Druckregler anstelle eines herkömmlichen Proportionalventils verwendet wird, ist, bei unveränderter Stellung des hydraulischen Stellglieds, der Hydraulikflüssigkeitsverbrauch, d.h. der innere Leckagestrom im Regler Null. In einer Papiermaschine sind viele verstellbare Elemente erforderlich und vorhanden; die Verstellung erfolgt aber nicht oft, sondern nur bei relativ selten auftretenden Vorgängen, wie Anfahrvorgängen, Bahnabrissen und Neueinfädelungen der Bahn, Tambourwechsel oder Wartungsmaßnahmen. Die Stellbewegungen, die üblicherweise mittels an den verstellbaren Elementen angreifenden Hydraulikzylindern ausgeführt werden, umfassen dabei einen Verfahrvorgang eines Hydraulikzylinders und/oder ggf. einen Druckaufbau, um irgendwelche mechanischen Druckkräfte, z.B. Druck zwischen zwei Walzen, zu erzeugen.If a digital hydraulic pressure regulator is used instead of a conventional proportional valve, with the position of the hydraulic actuator unchanged, the hydraulic fluid consumption, i. E. the internal leakage current in the controller zero. In a paper machine many adjustable elements are required and available; However, the adjustment is not often, but only in relatively rare occurrences, such as startup operations, web breaks and Neueinfädelungen the web, reel change or maintenance. The actuating movements, which are usually carried out by means of hydraulic cylinders acting on the adjustable elements, in this case comprise a displacement process of a hydraulic cylinder and / or optionally a pressure build-up to prevent any mechanical compressive forces, e.g. Pressure between two rollers to produce.

[0018] Es wurde gefunden, dass mit dem Wegfall des permanenten Leckagestroms in Proportionalventilen tatsächlich ein so geringer Bedarf an Arbeitsfluid vorliegt, dass es energetisch ungünstig ist, eine für den Leckagestrom hinreichend groß ausgelegte Pumpe wiederholt ein-und auszuschalten. Die Erfinder haben nun gefunden, dass der Verbrauch an Arbeitsfluid auch aus einem Hochdruckspeicher gedeckt werden kann, wobei die Hochdruckspeicher mit einer Pumpe von Zeit zu Zeit aufgeladen wird.It has been found that with the elimination of the permanent leakage current in proportional valves actually so low demand for working fluid is present that it is energetically unfavorable to turn on and off for the leakage current sufficiently large pump repeatedly. The inventors have now found that the consumption of working fluid can also be covered by a high-pressure accumulator, wherein the high-pressure accumulator is charged with a pump from time to time.

[0019] Wie eingangs erläutert wurde, hat das Hydrauliksystem für eine Papiermaschine üblicherweise eine Vielzahl von hydraulischen Stellgliedern, wobei es möglich ist, jedem einzelnen Stellglied einen eigenen Hochdruckspeicher oder mehreren Stellgliedern gemeinsam einen gemeinsamen Hochdruckspeicher zuzuordnen. In beiden Fällen kann eine einzelne Pumpe 2/20As explained above, the hydraulic system for a paper machine usually has a plurality of hydraulic actuators, wherein it is possible to assign each individual actuator own high-pressure accumulator or multiple actuators together a common high-pressure accumulator. In both cases, a single pump 2/20

österreichische' pittsiamt AT511 575B1 2013-08-15 vorgesehen werden, die mehrere Hochdruckspeicher oder den einen Hochdruckspeicher auflädt. Im Fall mehrerer Hochdruckspeicher können diese nacheinander einzeln aufgeladen werden, so dass eine kleine Pumpe, die für die Füllung eines Hochdruckspeichers ausgelegt ist, ausreicht.Austrian pittsamt AT511 575B1 2013-08-15 which charges several high-pressure accumulators or one high-pressure accumulator. In the case of multiple high-pressure accumulator these can be charged one after the other individually, so that a small pump, which is designed for the filling of a high-pressure accumulator, sufficient.

[0020] Der Aufwand für die Bereitstellung, Verlegung, Wartung von Rohrleitungen für die Versorgung des Hydrauliksystems mit Hydrauliköl ist in einer herkömmlichen Papiermaschine beachtlich. Die verwendeten Materialien müssen für die feuchtheiße Umgebung korrosionsfest sein, es sind enorme Strecken zu bewältigen, denn eine übliche Papiermaschine ist schlichtweg groß (mehrere zig Meter lang), so dass hier der Materialverbrauch an hochwertigem Rohrmaterial ein echter Kostenfaktor ist. Zudem ergeben sich Strömungsverluste bei der Führung der Ölströme in den Leitungen, die entweder durch größere Rohrquerschnitte, d.h. mehr Materialverbrauch, oder durch höhere Pumpleistung, d.h. höherer Energieverbrauch ausgeglichen werden müssen.The effort for the provision, installation, maintenance of piping for the supply of hydraulic system with hydraulic oil is considerable in a conventional paper machine. The materials used must be corrosion-resistant for the hot and humid environment, enormous distances have to be mastered, because a conventional paper machine is simply large (several tens of meters long), so that here the material consumption of high-quality pipe material is a real cost factor. In addition, there are flow losses in the management of the oil flows in the pipes, which are either by larger pipe cross-sections, i. more material consumption, or by higher pumping power, i. higher energy consumption must be compensated.

[0021] Durch die Zuordnung von individuellen Hochdruckspeichern zu einzelnen Stellgliedern oder Gruppen mit mehreren Stellgliedern, lässt sich eine funktionale und räumliche Aufgliederung der Druckversorgung erreichen, d.h. einzelne lokale Pumpstationen werden vorgesehen, die unabhängig voneinander sind, so dass lange Leitungsstränge entfallen können.By assigning individual high-pressure accumulators to individual actuators or groups with multiple actuators, a functional and spatial breakdown of the pressure supply can be achieved, i. E. individual local pump stations are provided, which are independent of each other, so that long strands can be omitted.

[0022] Mit einem schnellen Satz digitaler Ventile als digitalhydraulischem Druckregler an einem Druckspeicher, kann der Druck in beispielsweise einem Walzenspalt oder Walzennip präzise gesteuert werden, obwohl der Pegel des Versorgungsdrucks ein wenig schwankt oder nachlässt. Der Satz Ventile ist in dem Druckspeicher eingebaut, um den Druck bzw. den von dem Druckspeicher abgegebenen Volumenstrom zu steuern. Wenn der Druckspeicher erschöpft ist, d.h. die darin gespeicherte Energie abgegeben wurde, schaltet der Satz digitaler Ventile auf den Pumpendruck um. Dabei wird die Druckregelung unmittelbar mit dem gepumpten Arbeitsfluid ausgeführt und gleichzeitig wird der Druckspeicher wieder aufgeladen. Dann schaltet die Pumpe wieder ab und es wird wieder Arbeitsfluid aus dem Druckspeicher entnommen.With a fast set of digital valves as a digital hydraulic pressure regulator on a pressure accumulator, the pressure in, for example, a nip or roller nip, can be precisely controlled even though the level of the supply pressure varies slightly or declines. The set of valves is installed in the pressure accumulator to control the pressure or the volume flow delivered by the pressure accumulator. When the pressure accumulator is exhausted, i. the energy stored therein, the set of digital valves switches to the pump pressure. The pressure control is carried out directly with the pumped working fluid and at the same time the accumulator is recharged. Then the pump switches off again and it is again taken working fluid from the accumulator.

[0023] Überlegungen haben ergeben, dass der Bedarf an Arbeitsfluid bei einem durchschnittlich häufigen und durchschnittlich dauernden Betrieb der Stellglieder so gering ist, dass entsprechend bemessene Hochdruckspeicher lediglich im mehrwöchigen Rhythmus aufzuladen sind. Daher ist es vorgesehen, das Hydrauliksystem anstatt mit stationär angebrachten und angeschlossenen Pumpen mit einer mobilen, zu den jeweiligen Hochdruckspeichern bewegbaren und daran lösbar anschließbaren Pumpe zu betreiben. Eine solche mobile Pumpe, bspw. in Form eines Pumpenwagens, könnte mit entsprechender Stromversorgung, ggf. einem eigenen Tank, geeigneten Schnellanschlüssen, Steuergeräten etc. ausgerüstet sein, so dass die Hochdruckspeicher einfach und ggf. mit frischem oder gereinigtem Arbeitsfluid aufgeladen werden können.Considerations have shown that the need for working fluid at an average frequent and average continuous operation of the actuators is so low that appropriately sized high-pressure accumulator are charged only in several weeks rhythm. Therefore, it is provided to operate the hydraulic system instead of stationary mounted and connected pumps with a mobile, movable to the respective high-pressure accumulators and releasably connectable pump. Such a mobile pump, for example in the form of a pump carriage, could be equipped with an appropriate power supply, possibly its own tank, suitable quick connections, control devices, etc., so that the high-pressure accumulators can be charged easily and possibly with fresh or purified working fluid.

[0024] Es gibt ein Vielzahl Stellen in einer Papiermaschine, wo mehrere Stellglieder gleichwirken, also parallel arbeitend eingesetzt sind. In diesen Fällen sind, z.B. in Einrichtungen zum Tambourwechsel, Einrichtungen zum Öffnen von Walzenspalten, Gestellabschnitten, Bahndurchführungen oder dergleichen, wegen der schieren Größe der beteiligten Maschinenteile mehrere Hyraulikzylinder vorgesehen, die beispielsweise eine Walze an beiden Enden anheben oder absenken. Vorzugsweise wird jeder solchen Gruppe von gleichwirkenden hydraulischen Stellgliedern ein eigener digitalhydraulischer Druckregler zugeordnet, der dann den Druck für die ganze Gruppe einstellt. Dies erfordert eine Rohrverbindung unter den Mitgliedern einer Gruppe.There are a variety of places in a paper machine, where a plurality of actuators act the same, so are used in parallel working. In these cases, e.g. in arrangements for reel change, means for opening nips, frame sections, web feedthroughs or the like, because of the sheer size of the machine parts involved, several hydraulic cylinders are provided which, for example, lift or lower a roller at both ends. Preferably, each such group of similarly acting hydraulic actuators is assigned its own digital hydraulic pressure regulator, which then sets the pressure for the whole group. This requires a pipe connection among the members of a group.

[0025] Wenn die gleichwirkenden Gruppenmitglieder aber weit voneinander entfernt angebracht sind kann jedes Stellglied mit einem eigenen digitalhydraulischen Druckregler verbunden sein. Wenn das Stellglied ein Hydraulikzylinder ist, sind in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Ventile des digitalhydraulischen Druckreglers unmittelbar an dem Hydraulikzylinder angebracht. Diese Bauweise ist nicht nur kompakt, sondern es sind auch wenige hydraulische Anschlussstellen vorhanden. Dies verbessert die Zuverlässigkeit, weil es wenige Stellen gibt, die undicht werden könnten. 3/20 (»terrelÄchfÄ AT511 575B1 2013-08-15 [0026] Wegen des vergleichsweise einfachen Aufbaus der Druckregler ist es im Hinblick auf die Qualität des Regelungsergebnisses in einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen, die Druckregelfunktion an einem Hydraulikzylinder so zu gestalten, dass die Regelung des Drucks auf beiden Seiten eines Kolbens des Hydraulikzylinders erfolgt.However, if the equivalent group members are mounted far apart, each actuator may be connected to its own digital hydraulic pressure regulator. If the actuator is a hydraulic cylinder, the valves of the digital hydraulic pressure regulator are mounted directly on the hydraulic cylinder in an advantageous embodiment of the invention. This design is not only compact, but there are also few hydraulic connection points available. This improves reliability because there are few places that could leak. Because of the comparatively simple design of the pressure regulator, it is provided in terms of the quality of the control result in an advantageous embodiment, to make the pressure control function on a hydraulic cylinder so that the control the pressure takes place on both sides of a piston of the hydraulic cylinder.

[0027] In dieser oder anderen Ausgestaltungen der Erfindung kann der Hydraulikzylinder mit einem eigenen, digitalhydraulischen Druckregler, einem eigenen Hochdruckspeicher und einem eigenen Tank zur Speicherung von drucklosem Arbeitsfluid verbunden sein.In this or other embodiments of the invention, the hydraulic cylinder may be connected to its own, digital hydraulic pressure regulator, its own high-pressure accumulator and a separate tank for storing pressureless working fluid.

[0028] In einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems ist das Stellglied ein Hydraulikmotor, der parallel zu einem elektrischen Antriebsmotor mit einem drehend anzutreibenden Element der Maschine vorgesehen ist. Der Hydraulikmotor kann als Antriebshilfsaggregat oder als Bremshilfsaggregat oder für diese beiden Funktionen mit dem drehend angetriebenen Element wahlweise koppelbar ausgestaltet sein.In an alternative embodiment of the hydraulic system according to the invention, the actuator is a hydraulic motor which is provided parallel to an electric drive motor with a rotating element to be driven of the machine. The hydraulic motor can be designed as a drive auxiliary unit or as a brake assist unit or for these two functions with the rotatably driven element selectively coupled.

[0029] Eine Papiermaschine ist eine auf Dauerbetrieb ausgelegte Maschine, dennoch ist ein Stillstand der Maschine unvermeidbar. Bahnbrüche, das Auswechseln von Verschleißteilen und ähnliche Tätigkeiten machen es erforderlich, die Maschine anzuhalten oder anzufahren. Für den Dauerbetrieb ist in der Regel ein elektrischer Antrieb für die drehenden bzw. umlaufenden Elemente vorgesehen, d.h. von Walzen, Zylindern, Trommeln, Bändern, Sieben etc. von denen es in einer Papiermaschine eine Vielzahl gibt. Das Anfahren der Papiermaschine erfordert, dass alle diese drehenden Elemente, die groß und schwer und entsprechend träge sind, vom Stillstand auf die Dauerbetriebsgeschwindigkeit beschleunigt werden. Um dieses in kurzer Zeit zu erreichen, sind erhebliche Leistungen der elektrischen Antriebe erforderlich; Leistungen, die deutlich über der für den Dauerbetrieb erforderlichen Antriebsleistungen liegen. Elektromotoren mit diesen Leistungen sind groß, teuer und für den Dauerbetrieb überdimensioniert.A paper machine is a machine designed for continuous operation, but a standstill of the machine is unavoidable. Web breakage, replacement of wearing parts and similar activities make it necessary to stop or start the machine. For continuous operation, an electrical drive for the rotating or revolving elements is usually provided, i. of rollers, cylinders, drums, belts, sieves, etc. of which there are a variety in a paper machine. Starting the paper machine requires that all these rotating elements, which are large and heavy and correspondingly sluggish, be accelerated from standstill to steady state speed. To achieve this in a short time, considerable benefits of electric drives are required; Achievements that are well above the drive power required for continuous operation. Electric motors with these powers are large, expensive and oversized for continuous operation.

[0030] Hydraulikmotoren erreichen aus dem Stand hohe Drehmomente und können somit geeignete Hilfsantriebe zum Anfahren der Papiermaschine sein. Wenn man den Hydraulikmotor mit einem Druckspeicher für das Arbeitsfluid versieht, dann kann der Speicher hohe Leistungen für kurze Zeit bereithalten. Für den im Verhältnis zum Dauerbetrieb seltenen Fall des Anfahrens der Papiermaschine lässt sich Bauaufwand und Energie sparen, wenn ein Teil des Anfahrdrehmoments von einem Hydraulikmotor anstelle eines großen Elektromotors geliefert wird. Mit einem rasch ansprechenden, digitalhydraulischen Druckregler kann der Hydraulikmotor gut gesteuert werden, so dass ein feinfühliges Aufbringen von Drehmoment mit dieser Lösung möglich ist.Hydraulic motors reach from the state high torques and thus can be suitable auxiliary drives for starting the paper machine. If you provide the hydraulic motor with a pressure accumulator for the working fluid, then the memory can provide high power for a short time. For the case of starting the paper machine which is rare in relation to continuous operation, construction expenditure and energy can be saved if part of the starting torque is supplied by a hydraulic motor instead of a large electric motor. With a responsive, digitally-hydraulic pressure regulator, the hydraulic motor can be well controlled, allowing sensitive torque application with this solution.

[0031] Hydraulikmotoren haben einen im Vergleich zu Elektromotoren einfachen Aufbau und können aus einfachen Materialen angefertigt werden.Hydraulic motors have a simple construction compared to electric motors and can be made of simple materials.

[0032] In einer Anordnung als Anfahrunterstützung kann der Hydraulikmotor mit einem eigenen digitalhydraulischen Druckregler, einer eigenen Pumpe, einem eigenen Hochdruckspeicher und einem eigenen Tank zur Speicherung von drucklosem Arbeitsfluids versehen und als kompakte Einheit an der gewünschten Stelle angebracht sein.In an arrangement as Anfahrunterstützung the hydraulic motor can be equipped with its own digital hydraulic pressure regulator, a private pump, its own high-pressure accumulator and a separate tank for storing pressureless working fluids and mounted as a compact unit at the desired location.

[0033] Die Anfahrunterstützung kann auch in Form eines Hybridantriebs aus Elektromotor mit ankoppelbarem Hydraulikmotor gestaltet sein.The Anfahrunterstützung can also be designed in the form of a hybrid drive of electric motor with ankoppelbarem hydraulic motor.

[0034] Ferner ist es möglich, im laufenden Betrieb den Hydraulikmotor als Pumpe einzusetzen, die den Druckspeicher wieder auffüllt; dazu kann ein Teil der mechanischen Leistung des Elektromotors den Hydraulikmotor vorübergehend als Pumpe antreiben, um den Druckspeicher allmählich zu füllen.Further, it is possible to use the hydraulic motor as a pump during operation, which replenishes the accumulator again; In addition, a part of the mechanical power of the electric motor may temporarily drive the hydraulic motor as a pump to gradually fill the pressure accumulator.

[0035] Die Regelgenauigkeit der digitalhydraulischen Druckregler wird besser, wenn das Druckgefälle über den Regler kleiner wird. Wenn der Druck des Arbeitsfluids am Eingang des Reglers im Bereich des vom Regler einzustellenden Drucks liegt, lässt sich der gewünschte Druck genauer und schneller einstellen. Der oder die verwendeten Druckspeicher sollen aber, um einen großen Speicherinhalt (d.h. lange Laufzeiten der Arbeitsfluidversorgung) zu erreichen, bei hohen Drücken speichern. 4/20 erteil cfeeha pätensafüi AT511 575B1 2013-08-15 [0036] Um den Druck des Arbeitsfluids am Einlass des digitalhydraulischen Druckreglers in einen geeigneten Bereich einzustellen, kann ein als Druckminderer eingesetzter digitalhydraulischer Druckregler verwendet werden. Dieser kann ggf. einfacher aufgebaut sein als der die tatsächliche Regelaufgabe ausführende digitalhydraulische Druckregler, d.h. beispielsweise wenige Ventile haben oder mit einfachen oberen und unteren Stellwerten arbeiten oder es können ähnliche, die Regelaufgabe vereinfachende Maßnahmen getroffen sein.The control accuracy of the digital hydraulic pressure regulator is better when the pressure drop across the controller is smaller. When the pressure of the working fluid at the input of the regulator is within the range of the pressure to be set by the regulator, the desired pressure can be set more accurately and more quickly. However, the accumulator (s) used are intended to store at high pressures in order to achieve a large memory content (i.e., long run times of the working fluid supply). In order to adjust the pressure of the working fluid at the inlet of the digital hydraulic pressure regulator to a suitable range, a digital hydraulic pressure regulator used as a pressure reducer can be used. This may possibly be simpler in design than the digital hydraulic pressure regulator performing the actual control task, i. for example, have a few valves or work with simple upper and lower control values or similar, the control task simplifying measures can be taken.

[0037] Ein digitalhydraulischer Druckminderer kann jedem digitalhydraulischen Druckregler, einer Gruppe solcher Regler oder einfach jedem Druckspeicher zugeordnet sein. Wenn beispielsweise für mehrere Stellglieder ein gemeinsamer Hochdruckspeicher vorgesehen ist, an den eine Mehrzahl einzelner digitalhydraulischer Druckregler angeschlossen ist, kann zwischen dem Hochdruckspeicher und den Druckreglern ein gemeinsamer digitalhydraulischer Druckminderer vorgesehen sein oder es kann ein digitalhydraulischer Druckminderer für jeden digitalhydraulischen Druckregler Vorgehen sein, der die oder den jeweiligen Druckregler versorgt. Im letztgenannten Fall können die einzelnen digitalhydraulischen Druckminderer jeweils einen unterschiedlichen, der Regelaufgabe des nachfolgenden digitalhydraulischen Druckreglers angepassten Druck des Arbeitsfluids einstellen.A digital hydraulic pressure reducer may be associated with any digital hydraulic pressure regulator, a group of such regulators, or simply any pressure accumulator. For example, if a common high-pressure accumulator is provided for a plurality of actuators to which a plurality of individual digital hydraulic pressure regulator is connected, may be provided between the high-pressure accumulator and the pressure regulators a common digital hydraulic pressure reducer or it may be a digital hydraulic pressure reducer for each digital hydraulic pressure regulator, the or supplied to the respective pressure regulator. In the latter case, the individual digital hydraulic pressure reducers can each set a different, the control task of the subsequent digital hydraulic pressure regulator adjusted pressure of the working fluid.

[0038] Es ist zudem möglich, zwischen dem digitalhydraulischen Druckminderer und dem oder den digitalhydraulischen Druckreglern einen oder jeweils einen Zwischenspeicher vorzusehen, der Arbeitfluid mit dem verminderten Druck speichert und an den oder die digitalhydraulischen Druckregler abgibt.It is also possible to provide between the digital hydraulic pressure reducer and the one or more digital hydraulic pressure regulators one or in each case an intermediate storage, the working fluid with the reduced pressure stores and delivers to the one or more digital hydraulic pressure regulator.

[0039] Die Erfindung kann mit zahlreichen Modifikationen und Optionen in die Praxis umgesetzt werden, von denen einige nachfolgend geschildert werden. Diese Modifikationen tragen zu einem vereinfachten Aufbau des Hydrauliksystems und/oder zur Verminderung des Energieverbrauchs bei.The invention can be practiced with numerous modifications and options, some of which are described below. These modifications contribute to a simplified hydraulic system design and / or energy consumption reduction.

[0040] Es gibt verschiedene Bauformen von Hydraulikzylindern, die einfachwirkenden Plungerzylinder oder die doppeltwirkenden Differentialzylinder. In einem Differentialzylinder sind sowohl auf der Kolbenseite als auch auf der Stangenseite druckwirksame Flächen ausgebildet, so dass die Kolbenstange des Zylinders letztlich eine Stellung einnimmt, die von der auf die Stange wirkenden Last und der Differenz der Drücke auf der Kolbenseite und der Stangenseite abhängt. In einer üblichen Betriebsweise wird, wenn die Lage des Kolbens verstellt werden soll, Arbeitsfluid unter Druck auf der Zylinderseite in die Druckkammer eingespeist, deren Volumen zunehmen soll, während eine entsprechende Menge an Arbeitsfluid aus der Druckkammer abgelassen wird, deren Volumen abnehmen soll.There are various types of hydraulic cylinders, the single-acting plunger cylinder or the double-acting differential cylinder. In a differential cylinder, pressure-effective surfaces are formed on both the piston side and the rod side, so that the piston rod of the cylinder ultimately occupies a position which depends on the load acting on the rod and the difference of the pressures on the piston side and the rod side. In a common mode of operation, when the position of the piston is to be adjusted, working fluid is fed under pressure on the cylinder side into the pressure chamber, the volume of which is to increase, while a corresponding amount of working fluid is discharged from the pressure chamber, whose volume is to decrease.

[0041] In diesem Fall wird Arbeitsfluid auf einem Druckniveau abgelassen, das deutlich über dem des Vorratsbehälters, nachfolgend als Tank bezeichnet, liegt. Dies bedeutet, dass die zuvor investierte Pumpenergie, die in diesem abzulassenden Teil des Arbeitsfluid enthalten ist, ungenutzt in den Tank abgegeben wird. Durch ein Überströmventil, das die beiden Druckkammern des Zylinders miteinander verbindet, strömt des Arbeitsfluid auf hohem Druckniveau von einer Druckkammer in die andere und es ist nur die Pumpenergie aufzubringen, die zur Druckerhöhung in diesem Volumen erforderlich ist. Auf diese Weise wird Energie gespart.In this case, working fluid is discharged at a pressure level well above that of the reservoir, hereinafter referred to as a tank. This means that the previously invested pump energy, which is contained in this part of the working fluid to be discharged, is discharged into the tank unused. By an overflow valve, which connects the two pressure chambers of the cylinder with each other, the working fluid flows at high pressure level from one pressure chamber to the other and it is only necessary to apply the pumping energy, which is required to increase the pressure in this volume. This saves energy.

[0042] Mit Hilfe eines geeigneten Umschaltventils kann auch ein vereinfachter Aufbau eines digitalen Druckreglers in Verbindung mit einem Differentialzylinder erreicht werden.With the help of a suitable switching valve and a simplified structure of a digital pressure regulator can be achieved in conjunction with a differential cylinder.

[0043] Ein üblicher digitalhydraulischer Druckregler hat in der Regel eine Reihe oder Bank parallel geschalteter Ventile für die Zuführung von Arbeitsfluid zu einer Druckkammer des Differentialzylinders und eine Bank parallel geschalteter Ventile zum Ablassen von Arbeitsfluid aus dieser Druckkammer. In der Regel sind einem Differentialzylinder mit zwei Druckkammern insgesamt vier Ventilbänke zugeordnet. Mit einem Umschaltventil (4/2-Wege Ventil) kann nun eine Vereinfachung des Aufbaus erreicht werden, indem jeweils eine Ventilbank mit jeweils einer Zylinderdruckkammer verbunden ist, während das Umschaltventil die beiden Ventilbänke abwechselnd mit dem Tank oder der Pumpe (bzw. der Druckquelle) verbindet.A conventional digital hydraulic pressure regulator usually has a series or bank of valves connected in parallel for the supply of working fluid to a pressure chamber of the differential cylinder and a bank of parallel-connected valves for discharging working fluid from this pressure chamber. As a rule, a differential cylinder with two pressure chambers are assigned a total of four valve banks. With a switching valve (4/2-way valve) can now be achieved a simplification of the structure by each a valve bank is connected to one cylinder pressure chamber, while the switching valve, the two valve banks alternately with the tank or the pump (or the pressure source) combines.

[0044] Werden digitalhydraulische Druckregler zusammen mit Hydraulikzylindern verwendet, so 5/20 Säm&nsches pitessaist AT511 575B1 2013-08-15 liegt ein besonderer Vorteil darin, dass diese Regler keinen Leckagestrom haben. Daher stehen Ölvolumina und Kolbenstellung in sehr engem Zusammenhang, d.h. misst man das dem Zylinder zugeführte Ölvolumen kann man auf die tatsächliche Kolbenstellung schließen. Bei dem Betrieb eines solchen Zylinders kann die Kolbenstellung eine wichtige Größe sein, insbesondere bei der Einstellung von genauen Abständen bei großen Kräften oder hinsichtlich einer Synchronisation von Bewegungen.If digital hydraulic pressure regulators are used together with hydraulic cylinders, then there is a particular advantage in that these regulators have no leakage current. Therefore, oil volumes and piston position are very closely related, i. If one measures the volume of oil supplied to the cylinder, one can infer the actual position of the piston. In the operation of such a cylinder, the piston position may be an important quantity, in particular in the setting of accurate distances at high forces or with respect to a synchronization of movements.

[0045] Die herkömmlicherweise verwendete Sensorik für diese Aufgabe ist an der Außenseite des Zylinders angeordnet und damit den widrigen Umgebungsbedingungen von beispielsweise Papiermaschinen ausgesetzt, wo es häufig staubig und/oder feucht ist. Dadurch ist diese Sensorik störungsanfällig.The conventionally used sensors for this task is arranged on the outside of the cylinder and thus exposed to the adverse environmental conditions of, for example, paper machines, where it is often dusty and / or humid. As a result, this sensor is prone to failure.

[0046] Durch den engen Zusammenhang zwischen vom Regler abgegebenem Ölvolumen und der Kolbenstellung wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass man aus einer Volumenstrommessung im Ölstrom, beispielsweise mit Zahnraddurchflussmessern, auf die Kolbenstellung schließt. Dabei kann der Durchflussmesser an einer Stelle angebracht sein, die von der Kolbenstange (deren Position erfasst werden soll) entfernt ist. Zudem kann man solche Durchflussmesser kapseln, da sie nur etwas erfassen müssen, was in ihrem Inneren erfolgt. Auf diese Weise ist eine robuste Kolbenstellungserfassung möglich. Selbst wenn ein Messfehler bei der Erfassung des Durchflusses auftritt, ist das System, besonders wenn Hin- und Rückfluss zum bzw. vom Zylinder getrennt erfasst und ausgewertet werden, hinreichend genau, um Fehlfunktionen zu erkennen.Due to the close relationship between the output of the regulator volume of oil and the piston position is proposed in a further development of the invention that closes from a volume flow measurement in the flow of oil, for example with Zahnraddurchflussmessern on the piston position. In this case, the flow meter may be mounted at a location which is remote from the piston rod (whose position is to be detected). In addition, you can encapsulate such flow meters, since they only need to capture something that takes place inside them. In this way, a robust piston position detection is possible. Even if a measurement error occurs in the detection of the flow, the system, especially if the return flow to and from the cylinder are separately detected and evaluated, is sufficiently accurate to detect malfunctions.

[0047] Es sollte auch möglich sein, aus der Arbeitsweise des digitalhydraulischen Reglers auf das verschobene Ölvolumen zu schließen, indem man die einzelnen Ströme durch die einzelnen Ventile eines Reglers unter Berücksichtigung der Öffnungszeiten aufsummiert. Auf diese Weise kann ggf. sogar jedweder Durchflussmesser eingespart werden. Dabei kann man die Erkenntnis nutzen, dass die Öffnungszeiten der einzelnen Ventile für die Regelung ohnehin berechnet werden und aus der Verrechnung mit den individuellen Durchflussraten durch die entsprechenden Ventile auf das in der jeweiligen Druckkammer vorliegende Volumen (also die Kolbenstellung) geschlossen werden kann.It should also be possible to conclude from the operation of the digital hydraulic controller on the displaced oil volume by adding up the individual streams through the individual valves of a regulator, taking into account the opening times. In this way, possibly even any flow meter can be saved. In this case, it is possible to use the knowledge that the opening times of the individual valves for the control are calculated anyway and can be closed from the offset with the individual flow rates through the corresponding valves to the present in the respective pressure chamber volume (ie the piston position).

[0048] Die zuvor beschriebenen digitalhydraulischen Regleranordnungen werden in der Regel mit Hydrauliköl betrieben, d.h. das Arbeitsfluid ist ein öl. Die Verwendung von Öl ist für die üblichen Steuerventile zur Schmierung der Steuerkolben grundsätzlich erforderlich oder zumindest von Vorteil. Nachdem die digitalhydraulischen Regler nur noch einfache Abschaltventile verwenden, gibt es diese Schmierungserfordernis nicht mehr oder nicht mehr in dem Maße. Deshalb kann das Arbeitsfluid auch eine wässrige Emulsion (z.B. eine Öl/Wasser Emulsion ähnlich der Bohrmilch) oder sogar einfaches Wasser sein. Neben einer erheblichen Verringerung des Aufwands, der getroffen werden muss, um die Umwelt vor Verschmutzung durch austretendes Öl zu schützen, gibt es auch technische Vorteile.The digital hydraulic governor assemblies described above are typically operated with hydraulic oil, i. the working fluid is an oil. The use of oil is for the usual control valves for lubrication of the control piston basically required or at least beneficial. Since the digital hydraulic controllers only use simple shut-off valves, this lubrication requirement no longer exists or no longer exists to that extent. Therefore, the working fluid may also be an aqueous emulsion (e.g., an oil / water emulsion similar to the drilling mud) or even simple water. In addition to a significant reduction in the effort that must be made to protect the environment from pollution by leaking oil, there are also technical advantages.

[0049] Die Viskosität von Öl ist temperaturabhängig. In digitalhydraulischen Reglern sind in der Regel feste Drosseln zur Einstellung der Volumenströme durch die einzelnen Ventile vorgesehen, deren Drosselwirkung deutliche Abhängigkeit von der Viskosität des Arbeitsfluids zeigt. Bei Wasser oder wässrigen Emulsionen hat die Temperatur nur einen geringen Einfluss auf die Viskosität, so dass die Temperaturempfindlichkeit des Hydrauliksystems gering ist. Damit ist es nicht erforderlich, die Temperatur des Arbeitsfluids am Einsatzort des digitalhydraulischen Reglers zu berücksichtigen.The viscosity of oil is temperature dependent. In digital hydraulic regulators fixed throttles for adjusting the flow rates through the individual valves are usually provided, the throttle effect shows significant dependence on the viscosity of the working fluid. In the case of water or aqueous emulsions, the temperature has only a slight influence on the viscosity, so that the temperature sensitivity of the hydraulic system is low. Thus, it is not necessary to consider the temperature of the working fluid at the site of the digital hydraulic controller.

[0050] Die Erfindung wird nachfolgend hinsichtlich verschiedener Aspekte anhand von beispielhaften Ausgestaltungen nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt: [0051] Fig. 1 einen Abschnitt eines Hydrauliksystems mit Druckspeichern und digitalhydrauli schen Druckminderern zur Versorgung mehrerer Hydraulikkreise mit jeweils verschiedenem Arbeitsdruck in einem schematischen Schaltbild; 6/20The invention will be explained in more detail below with reference to various aspects with reference to exemplary embodiments with reference to the drawings. 1 shows a section of a hydraulic system with pressure accumulators and digital hydraulic pressure reducers for supplying a plurality of hydraulic circuits, each with a different working pressure, in a schematic circuit diagram; 6.20

ö;.te?reif«}Kche< AT511 575B1 2013-08-15 [0052] Fig. 2 einen Abschnitt eines Hydrauliksystems mit einem Druckspeicher, digitalhydrauli schen Druckreglern und einem hydraulischen Differentialzylinder in einem schematischen Schaltbild; [0053] Fig. 3 ein Schaltbild einer Pumpenanordnung, die mit dem Hydrauliksystem gemäß Fig. 2 verwendbar ist; [0054] Fig. 4 einen Abschnitt eines Hydrauliksystems mit einem digitalhydraulischen Druckregler, einem Überströmventil und einem hydraulischen Differentialzylinder in einem schematischen Schaltbild; [0055] Fig. 5 einen Abschnitt eines Hydrauliksystems mit zwei Druckspeichern mit unterschiedlichem Arbeitsdruck, digitalhydraulischem Druckminderer, digitalhydraulischen Druckreglern und hydraulischen Differentialzylindern in einem schematischen Schaltbild; [0056] Fig. 6 einen Abschnitt eines Hydrauliksystems mit einem vereinfachten digitalhydraulischen Druckregler, einem Umschaltventil und einem hydraulischen Differentialzylinder in einem schematischen Schaltbild; [0057] Fig. 7 eine Anordnung zur Erfassung der Kolbenstellung von Differentialzylindern in einem Hydrauliksystem mit digitalen Druckreglern.ö; .te ripe lt "} Kitchen &; [0052] FIG. 2 shows a section of a hydraulic system with an accumulator, digital hydraulic regulators and a hydraulic differential cylinder in a schematic circuit diagram; FIG. Fig. 3 is a circuit diagram of a pump assembly usable with the hydraulic system of Fig. 2; 4 shows a section of a hydraulic system with a digital hydraulic pressure regulator, an overflow valve and a hydraulic differential cylinder in a schematic circuit diagram; Figure 5 shows a portion of a hydraulic system with two pressure accumulators with different working pressure, digital hydraulic pressure reducer, digital hydraulic pressure regulators and hydraulic differential cylinders in a schematic circuit diagram. 6 shows a section of a hydraulic system with a simplified digital hydraulic pressure regulator, a changeover valve and a hydraulic differential cylinder in a schematic circuit diagram; Fig. 7 shows an arrangement for detecting the piston position of differential cylinders in a hydraulic system with digital pressure regulators.

[0058] In der nachfolgenden Figurenbeschreibung werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, so dass die allgemeine Funktionsbeschreibung lediglich anhand einer Figur vorgenommen und dann darauf verwiesen wird. Wenn ferner im nachfolgenden Text von Druckminderern, Druckreglern oder Durchflussreglern die Rede ist, so sind diese, wenn nichts anderes gesagt ist, digitalhydraulische Druckminderer, Druckregler oder Durchflussregler die unter Verwendung des eingangs der Beschreibung erläuterten digitalhydraulischen Prinzips arbeiten.In the following description of the figures the same or functionally identical elements are designated by the same reference numerals, so that the general functional description is made only with reference to a figure and then referred to it. Further, if in the following text of pressure reducers, pressure regulators or flow controllers, so these are, unless otherwise stated, digital hydraulic pressure reducer, pressure regulator or flow regulator work using the beginning of the description explained digital hydraulic principle.

[0059] Fig. 1 zeigt einen Abschnitt eines Hydrauliksystems mit Druckspeichern und digitalhydraulischen Druckminderern zur Versorgung mehrerer Hydraulikkreise mit jeweils verschiedenem Arbeitsdruck in einem schematischen Schaltbild. In einem Versorgungsabschnitt 1 ist eine Pumpe 10 vorgesehen und drückt Arbeitsfluid aus einem Tank 20 in eine Hochdruckleitung 100. Die Hochdruckleitung 100 ist mit einem Hochdruck- oder Pumpendruckspeicher 11 verbunden, der von der Pumpe 10 mit Arbeitsfluid unter hohem Druck gespeist wird und dieses unter hohem Druck speichert.Fig. 1 shows a portion of a hydraulic system with pressure accumulators and digital hydraulic pressure reducers for supplying a plurality of hydraulic circuits, each with different working pressure in a schematic diagram. In a supply section 1, a pump 10 is provided and pushes working fluid from a tank 20 into a high pressure line 100. The high pressure line 100 is connected to a high pressure or pump pressure accumulator 11, which is fed by the pump 10 with working fluid under high pressure and this under high Pressure stores.

[0060] Von der Hochdruckleitung 100 zweigen vier Hydraulikkreise (kurz: Kreis) 101, 102, 103 und 104 ab. Jeder Kreis 101, 102, 103 und 104 hat seinen eigenen Druckminderer 13. Eingangsseitig des in Fig. 1 untersten Druckminderer 13 des Kreises 104 ist ein Hochdrucksensor 15 vor den Druckminderer geschaltet. Dieser Hochdrucksensor 15 wird zur Steuerung der Pumpe 10 und des Pumpendruckspeichers 11 verwendet. Ferner haben die einzelnen Kreise 101, 102, 103 und 104 diesen Hochdrucksensor 15 gemeinsam, haben aber jeweils ihre eigenen Niederdrucksensoren 12. Nachdem in der Schaltung gemäß Fig. 1 der Druck am Eingang jedes Druckminderers 13 dem von dem Hochdrucksensor 15 erfassten Druck entspricht, kann der Messwert vom Hochdrucksensor 15 der Druckregelung in den einzelnen Druckminderern 13 unter Verwendung des Messwerts des jeweils zugehörigen Niederdrucksensors 14 der einzelnen Kreise 101, 102, 103 und 104 zugrunde gelegt werden.From the high-pressure line 100 branch off four hydraulic circuits (short: circle) 101, 102, 103 and 104. Each circuit 101, 102, 103 and 104 has its own pressure reducer 13. On the input side of the lowest in Fig. 1 pressure reducer 13 of the circuit 104, a high pressure sensor 15 is connected in front of the pressure reducer. This high-pressure sensor 15 is used to control the pump 10 and the pump pressure accumulator 11. Further, the individual circuits 101, 102, 103 and 104 have this high-pressure sensor 15 in common, but each have their own low-pressure sensors 12. After in the circuit of FIG. 1, the pressure at the inlet of each pressure reducer 13 corresponds to the pressure detected by the high-pressure sensor 15 can the measured value from the high-pressure sensor 15 of the pressure regulation in the individual pressure reducers 13 is based on the measured value of the respectively associated low-pressure sensor 14 of the individual circuits 101, 102, 103 and 104.

[0061] Jeder der Kreise 101, 102, 103 und 104 hat einen eigenen Niederdruckspeicher 12, der das Arbeitsfluid mit dem durch den Druckminderer 13 eingestellten Druck speichert und ggf. in den zugehörigen Hydraulikkreis nachliefert.Each of the circuits 101, 102, 103 and 104 has its own low-pressure accumulator 12, which stores the working fluid with the pressure set by the pressure reducer 13 and possibly supplies it to the associated hydraulic circuit.

[0062] Durch die Verwendung eines Niederdruckspeichers 12 in dem jeweiligen Hydraulikkreis 101, 102, 103 und 104 werden Regelungsabweichungen des Druckminderers 13 gedämpft. Zudem ist keine ständig laufende Pumpe erforderlich, auch wenn mehrere Hydraulikkreise 101, 102, 103 und 104 mit Arbeitsfluid versorgt werden müssen und unterschiedlich hohen Verbrauch an Arbeitsfluid haben. Ferner hat die gezeigte Anordnung den Vorteil, dass die Nieder- 7/20 öst£srej£fci5ehe5 AT511 575B1 2013-08-15 druckspeicher 12 so bemessen sind, dass, auch wenn in allen angeschlossenen Hydraulikkreisen 101, 102, 103 und 104 der maximale Arbeitsfluidbedarf auftritt, die jeweiligen Niederdruckspeicher 12 die erforderliche Menge Arbeitsfluid mit ausreichendem Druck liefern können, ohne dass eine auf den maximalen Arbeitsfluidbedarf ausgelegte, entsprechend große Pumpe vorgesehen werden muss.By using a low-pressure accumulator 12 in the respective hydraulic circuit 101, 102, 103 and 104 control deviations of the pressure reducer 13 are attenuated. In addition, no constantly running pump is required, even if several hydraulic circuits 101, 102, 103 and 104 must be supplied with working fluid and have different levels of consumption of working fluid. Further, the arrangement shown has the advantage that the low pressure accumulators 12 are dimensioned so that, even if in all connected hydraulic circuits 101, 102, 103 and 104 of the maximum Working fluid requirement occurs, the respective low-pressure accumulator 12 can supply the required amount of working fluid with sufficient pressure without having to be designed for the maximum working fluid requirement, correspondingly large pump must be provided.

[0063] Der Pumpendruckspeicher 11 kann in einem solchen Fall zudem kurzfristig genügend Arbeitsfluid in der Leitung 100 bereitstellen, damit die einzelnen Niederdruckspeicher 12 rasch wieder aufgefüllt werden können. Die Pumpe 10 kann schon während dieser Zeit aber auch darüber hinaus laufen, um den Pumpendruckspeicher 11 wieder aufzuladen. Wegen der Speicherkapazität der Hochdruckversorgung kann eine Pumpe geringerer Leistung verwendet werden.The pump pressure accumulator 11 can also provide in the short term sufficient working fluid in the line 100 in such a case, so that the individual low-pressure accumulator 12 can be replenished quickly. The pump 10 can already run during this time but also beyond to recharge the pump pressure accumulator 11. Because of the storage capacity of the high pressure supply, a lower power pump can be used.

[0064] Fig. 2 zeigt einen Abschnitt eines Hydrauliksystems mit einem Druckspeicher 11, einem digitalhydraulischen Druckregler 4 und einem hydraulischen Differentialzylinder 3 in einem schematischen Schaltbild. Ein Versorgungsabschnitt 1 mit einem Pumpendruckspeicher 11, einem Pumpenanschluss 16 und einem Tank 20 versorgt den Druckregler 4 mit zwei Reglerabschnitten 41, 42 zum Betrieb eines Differentialzylinders 3. Sensoren 19 erfassen den Druck in den beiden Druckkammern 31 und 34 des Differentialzylinders 3, die durch einen Kolben 33 mit einer Kolbenstange 36 getrennt sind. Der Druck in der stangenseitigen Druckkammer 31 wirkt auf die stangenseitige Kolbenfläche 32, während der Druck in der kolbenseitigen Druckkammer 34 auf die Kolbenfläche 35 drückt. Mit den Reglerabschnitten 41 und 42 können Füllmenge und Druck in den beiden Druckkammern 31 und 34 eingestellt werden, damit die Kolbenstange 36 in der gewünschten Stellung und mit der gewünschten Kraft mit einem daran angeschlossenen Maschinenelement (nicht gezeigt) zusammenwirkt.Fig. 2 shows a portion of a hydraulic system with a pressure accumulator 11, a digital hydraulic pressure regulator 4 and a hydraulic differential cylinder 3 in a schematic diagram. A supply section 1 with a pump accumulator 11, a pump port 16 and a tank 20 supplies the pressure regulator 4 with two regulator sections 41, 42 for operating a differential cylinder 3. Sensors 19 detect the pressure in the two pressure chambers 31 and 34 of the differential cylinder 3, which by a Piston 33 are separated by a piston rod 36. The pressure in the rod-side pressure chamber 31 acts on the rod-side piston surface 32, while the pressure in the piston-side pressure chamber 34 presses on the piston surface 35. With the regulator sections 41 and 42, the filling amount and pressure in the two pressure chambers 31 and 34 can be adjusted so that the piston rod 36 in the desired position and with the desired force with a machine element connected thereto (not shown) cooperates.

[0065] Der Druck in der Druckversorgung 1, von dem ausgehend der Zylinder 3 zu steuern ist, wird mittels Drucksensor 14 gemessen und davon ausgehend wird der Solldruck in den Druckkammern 31 und 34 eingestellt. Mit 45 ist ein Überströmventil bezeichnet, das eine Verbindung der beiden Druckkammern 31 und 34 wahlweise zulässt. Die Funktion dieses Überströmventils 45, das auf Durchgang geschaltet werden kann, wird später unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert.The pressure in the pressure supply 1, from which the cylinder 3 is to be controlled, is measured by means of pressure sensor 14 and, based thereon, the desired pressure in the pressure chambers 31 and 34 is set. With 45, a spill valve is referred to, which allows a connection of the two pressure chambers 31 and 34 optionally. The function of this overflow valve 45, which can be switched to passage, will be explained later with reference to FIG. 4.

[0066] Fig. 3 zeigt ein Schaltbild einer Pumpeinheit, die mit dem Hydrauliksystem gemäß Fig. 2 verwendbar ist. Der Pumpendruckspeicher 11 in dem Hydrauliksystem gemäß Fig. 2 ist so bemessen, dass mit der darin gespeicherten Menge an Arbeitsfluß eine Vielzahl von Arbeitszyklen des Hydraulikzylinders 3 aus Fig. 2 ausgeführt werden können. Der Verbrauch an Arbeitsfluid für die Druckregelung durch die Reglerabschnitte 41 und 42 ist prinzipbedingt sehr gering, wie eingangs bereits umfassend dargelegt wurde.Fig. 3 shows a circuit diagram of a pump unit, which is usable with the hydraulic system according to FIG. The pump accumulator 11 in the hydraulic system according to FIG. 2 is dimensioned so that a multiplicity of working cycles of the hydraulic cylinder 3 from FIG. 2 can be carried out with the amount of working flow stored therein. The consumption of working fluid for the pressure control by the regulator sections 41 and 42 is inherently very low, as already explained in the introduction.

[0067] Die mobile Pumpeinheit 5 hat eine Pumpe 10, einen Motor 18, ein Überdruckventil 21 und einen Tank 20. Ferner sind noch Komponenten wie Fahrgestell, Räder, Stromversorgung für den Motor 18 und weitere Elemente vorgesehen, die aber hier nicht gezeigt sind. Die mobile Pumpeinheit 5 ist ferner mit einem Lieferanschluss 16 und einem Aufnahmeanschluss 17 versehen. Diese Anschlüsse sind vorzugsweise als Schnellkupplungen (nicht gezeigt) ausgestaltet, so dass die mobile Pumpeinheit 5 mit der Druckversorgung 1 des Hydrauliksystems aus Fig. 2 einfach und werkzeuglos verbunden werden kann.The mobile pump unit 5 has a pump 10, a motor 18, a pressure relief valve 21 and a tank 20. Furthermore, components such as chassis, wheels, power supply for the motor 18 and other elements are provided, but not shown here. The mobile pumping unit 5 is further provided with a delivery port 16 and a receiving port 17. These connections are preferably designed as quick couplings (not shown), so that the mobile pump unit 5 can be connected to the pressure supply 1 of the hydraulic system of FIG. 2 simply and without tools.

[0068] Mit überschlägigen Berechnungen lässt sich zeigen, dass z.B. die Zylinder zum Schließen und Gegeneinanderpressen von Walzen zu Bildung eines Walzenspalts auch unter Berücksichtigung der Notwendigkeit den Walzenspalt bei Bahnabriss zu öffnen und zu schließen, mit einem aufgeladenen Druckspeicher mehrere Wochen unabhängig von einer Pumpe betreibbar sind. Da der Ladevorgang nicht lange dauert, kann mit einer mobilen Pumpeinheit die Druckversorgung vieler solcher mit Druckspeicher ausgerüsteten Stellglieder im Hydrauliksystem mit sehr wenig Aufwand sichergestellt werden. Weil zudem Rohrleitungen, die Pumpe(n) selbst und natürlich auch eine große Anzahl von Rohrverbindungen eingespart werden können ist der Investitionsaufwand geringer und die Betriebssicherheit steigt. 8/20 östmk&seh« (Btestatst AT511 575B1 2013-08-15 [0069] Die Verwendung der mobilen Pumpeinheit ermöglicht auch einen einfachen Wechsel oder eine einfache Reinigung des Arbeitsfluids. So kann das aus dem Tank entnommene, mit der Pumpe in den Druckspeicher zu fördernde Arbeitsfluid gefiltert werden. Auf diese Weise können Schmutzpartikel oder andere Feststoffe aus dem Arbeitsfluid entfernt werden, wodurch eine Beschädigung nachgeordneter Bauteile des Hydraulikkreises durch diese Feststoffe verhindert ist. Weil die verwendeten Filter nur einmal vorhanden sein müssen, können größere und ggf. effizientere Filter eingesetzt werden. Gegebenenfalls kann auch das Ergebnis, z.B. beim Auftreten starker Verunreinigungen an einer Füllstelle, d.h. beim Füllen eines Druckspeichers, zur Fehlersuche oder Fehlerdiagnose im Hydrauliksystem herangezogen werden.With rough calculations, it can be shown that e.g. the cylinders for closing and pressing against each other rollers to form a nip also taking into account the need to open the nip at web break and close, with a charged pressure accumulator several weeks independent of a pump are operable. Since the charging process does not take long, can be ensured with a mobile pump unit, the pressure supply of many such equipped with pressure accumulator actuators in the hydraulic system with very little effort. In addition, because pipelines, the pump (s) itself and of course a large number of pipe connections can be saved, the capital expenditure is lower and the operational reliability increases. The use of the mobile pumping unit also allows for easy change or easy cleaning of the working fluid so that the pump removed from the tank and the pump into the accumulator can be used In this way, dirt particles or other solids can be removed from the working fluid, preventing damage to downstream components of the hydraulic circuit by these solids Because the filters used need to be present only once, larger and possibly more efficient filters can be used If necessary, the result, for example when heavy contaminants occur at a filling point, ie when filling a pressure accumulator, can be used for troubleshooting or fault diagnosis in the hydraulic system.

[0070] Wenn der Tank (nicht gezeigt), der der jeweiligen Füllstelle zugeordnet ist, abnehmbar gestaltet ist, so kann dieser Tank gegen einen leeren Tank ausgetauscht werden und der Druckspeicher wird mit frischem (gereinigtem oder neuem) Arbeitsfluid gefüllt. Auf diese Weise kann der Austausch des Arbeitsfluids regelmäßig und fast vollständig auf einfache Weise erreicht werden, ohne dass die Maschine anhält, denn die Druckversorgung steht weiter zur Verfügung, auch während der Druckspeicher aufgeladen (befüllt) wird.If the tank (not shown) associated with the respective filling station is designed to be removable, then this tank can be replaced with an empty tank and the accumulator is filled with fresh (purified or new) working fluid. In this way, the replacement of the working fluid can be achieved regularly and almost completely in a simple manner, without stopping the machine, because the pressure supply is still available, even while the pressure accumulator is charged (filled).

[0071] Fig. 4 zeigt einen Abschnitt eines Hydrauliksystems mit einem digitalhydraulischen Druckregler, einem Überströmventil und einem hydraulischen Differentialzylinder in einem schematischen Schaltbild. In dieser Figur ist analog der Fig. 2 ein digitalhydraulischer Druckregler 4 gezeigt, der einen kolbenstangenseitigen Reglerabschnitt 41 und einen zylinderseitigen Reglerabschnitt 42 hat. Dieser Druckregler 4 ist mit einem Differentialzylinder 3 verbunden und regelt den Druck und ggf. die Füllmenge in der kolbenstangenseitigen Druckkammer 31 und der zylinderseitigen Druckkammer 34, indem kontrolliert Arbeitsfluid den Kammern zugeführt oder aus diesen abgeführt wird.Fig. 4 shows a portion of a hydraulic system with a digital hydraulic pressure regulator, a spill valve and a hydraulic differential cylinder in a schematic diagram. In this figure, analogous to FIG. 2, a digital-hydraulic pressure regulator 4 is shown, which has a piston rod-side regulator section 41 and a cylinder-side regulator section 42. This pressure regulator 4 is connected to a differential cylinder 3 and regulates the pressure and possibly the charge in the piston rod-side pressure chamber 31 and the cylinder-side pressure chamber 34 by controlled working fluid supplied to the chambers or discharged from them.

[0072] Der von einer Druckquelle (nicht gezeigt) bereitgestellte Druck wird mit dem Drucksensor 14 gemessen, während die von der Reglerabschnitten 41 und 42 eingestellten Drücke in den beiden Druckkammern 31 und 34 mit Drucksensoren 19 erfasst werden.The pressure provided by a pressure source (not shown) is measured with the pressure sensor 14, while the pressures set by the regulator sections 41 and 42 in the two pressure chambers 31 and 34 are detected by pressure sensors 19.

[0073] Ferner ist zwischen den beiden Reglerabschnitten 41, 42 eine Verbindungsleitung mit einem Überströmventil 45 angeschlossen, das im geschlossenen Zustand die Reglerabschnitte 41, 42 und die Druckkammern 31, 34 voneinander trennt. Wenn das Überströmventil 45 öffnet, sind die beiden Druckkammern miteinander verbunden oder kurzgeschlossen. In der Regel liegt an der Kolbenstange eine Last oder Kraft an, die bestrebt ist, die Kolbenstange in den Zylinder hinein zu drücken. Soll nun die Kolbenstange der Last folgend in den Zylinder eingezogen werden, wie dies beispielsweise beim Öffnen eines Walzenspalts auftritt, so wird das Überströmventil 45 geöffnet und die Steuerventile des kolbenstangenseitigen Reglerabschnitts bleiben geschlossen. Das Arbeitsfluid strömt also zum Teil in die kolbenseitige Druckkammer 31 und teilweise in den Tank (nicht gezeigt). Der Abfluss in den Tank wird vom zylinderseitigen Reglerabschnitt 42 gesteuert und damit die Absenkgeschwindigkeit der Kolbenstange kontrolliert.Further, a connecting line with an overflow valve 45 is connected between the two controller sections 41, 42, which in the closed state, the controller sections 41, 42 and the pressure chambers 31, 34 separated from each other. When the spill valve 45 opens, the two pressure chambers are connected or shorted together. As a rule, there is a load or force on the piston rod which tends to push the piston rod into the cylinder. If now the piston rod of the load to be drawn into the cylinder following, as occurs for example when opening a roll gap, the overflow valve 45 is opened and the control valves of the piston rod side controller section remain closed. The working fluid thus flows partly into the piston-side pressure chamber 31 and partly into the tank (not shown). The outflow into the tank is controlled by the cylinder-side regulator section 42 and thus controls the lowering speed of the piston rod.

[0074] Weil das Arbeitsfluid im Kurzschluss geführt wird, um die kolbenseitige Druckkammer 31 zu füllen, muss diese Arbeitsfluidmenge nicht aus der Druckversorgung entnommen werden. Das Arbeitsfluid muss also nicht zunächst von der Pumpe gefördert und auf hohen Druck gebracht werden, um dann mit heruntergeregeltem Druck in die Druckkammer 31 eingespeist zu werden. Insgesamt ist das von der Pumpe zu bewegende Volumen reduziert, wodurch Energie gespart wird.Because the working fluid is short-circuited to fill the piston-side pressure chamber 31, this amount of working fluid need not be taken out of the pressure supply. The working fluid must therefore not be first funded by the pump and brought to high pressure, in order then to be fed with regulated down pressure in the pressure chamber 31. Overall, the volume to be moved by the pump is reduced, saving energy.

[0075] Weil ferner der kolbenstangenseitige Reglerabschnitt 41 ausgeschaltet bleibt, entfällt hier der Rechnungs- und Steuerungsaufwand. Dies halbiert den Berechnungsaufwand und die Rechenleistung im Rechner des Reglers und spart zudem die Antriebsenergie für die Betätigung der Ventile ein.Further, because the piston rod side controller section 41 remains turned off, eliminates the billing and control effort here. This halves the computational effort and the computing power in the computer of the controller and also saves the drive energy for the actuation of the valves.

[0076] Zudem ergibt sich bei einer Belastung von beispielsweise der Kolbenstange mit einer Masse von oben, gegen die der Zylinder von unter gegenhält, dass der Druck in der kolbenstangenseitigen Kammer eines Differentialzylinders deutlich kleiner sein kann als der Druck in 9/20 üstawiehisch« psteniamt AT511 575B1 2013-08-15 der zylinderseitigen Kammer. Wird nun das Überströmventil geöffnet, wird der Druck zwischen den beiden Kammern ausgeglichen. Durch die zwischen den Kammern verschobene Fluidmenge wird die Kolbenstange ein kurzes Stück der Masse folgend bewegt. Diese Bewegung ist ein durchaus erwünschter Öffnungsruck.In addition, at a load of, for example, the piston rod with a mass from above, against which the cylinder counteracts from below, the pressure in the piston rod-side chamber of a differential cylinder can be markedly smaller than the pressure in oil-vapor AT511 575B1 2013-08-15 cylinder-side chamber. If now the overflow valve is opened, the pressure between the two chambers is compensated. Due to the amount of fluid displaced between the chambers, the piston rod is moved a short distance following the mass. This movement is a very desirable opening pressure.

[0077] Fig. 5 zeigt einen Abschnitt des Hydrauliksystems mit zwei Druckspeichern 11, 12 mit unterschiedlichem Arbeitsdruck, einem digitalhydraulischem Druckminderer 13, digitalhydraulischen Druckreglern 4 und hydraulischen Differentialzylindern 3 in einem schematischen Schaltbild. Eine Pumpe 10 pumpt Arbeitsfluid aus einem Tank 20 in einen Druckspeicher 11, der über eine Versorgungsleitung 100 auf der Hochdruckseite mit dem Druckminderer 13 verbunden ist. In dem Druckminderer 13 wird das Arbeitsfluid auf einen Druck heruntergeregelt, der nicht zu hoch über dem von den Druckreglern 4 an die Zylinder 3 abzugebenden Druck liegt. Diese Vorgehensweise ist empfehlenswert, weil die Qualität der Regelung (Genauigkeit, Überschwingverhalten etc.) digitalhydraulischer Druckregler besser ist, wenn die Druckdifferenz nicht sehr groß ist.Fig. 5 shows a portion of the hydraulic system with two pressure accumulators 11, 12 with different working pressure, a digital hydraulic pressure reducer 13, digital hydraulic pressure regulators 4 and hydraulic differential cylinders 3 in a schematic diagram. A pump 10 pumps working fluid from a tank 20 into a pressure accumulator 11, which is connected via a supply line 100 on the high pressure side with the pressure reducer 13. In the pressure reducer 13, the working fluid is regulated down to a pressure which is not too high above the pressure to be delivered by the pressure regulators 4 to the cylinders 3. This approach is recommended because the quality of control (accuracy, overshoot, etc.) of digital hydraulic pressure regulators is better if the pressure difference is not very large.

[0078] In der Anordnung gemäß Fig. 5 wird Arbeitsfluid in dem Druckspeicher 11 unter hohem Druck gespeichert. Arbeitsfluid mit durch den Druckminderer 13 vermindertem Druck wird in einem Niederdruckspeicher 12 aufgenommen. Aus dem Niederdruckspeicher 12 werden die beiden Druckregler 4 mit Arbeitsfluid versorgt, um damit die beiden Zylinder 3, die als Differentialzylinder ausgestaltet sind, anzutreiben.In the arrangement of FIG. 5, working fluid is stored in the pressure accumulator 11 under high pressure. Working fluid having reduced pressure by the pressure reducer 13 is received in a low pressure accumulator 12. From the low-pressure accumulator 12, the two pressure regulators 4 are supplied with working fluid so as to drive the two cylinders 3, which are designed as differential cylinders.

[0079] Die in Fig. 5 gezeigte Anordnung ist eine für einen Walzenspalt geeignete Form eines Hydrauliksystems, das zwei Zylinder als Stellglieder hat, die beispielsweise an den beiden Achszapfen einer Walze angreifen, um die Walze zu verstellen und einen Walzenspalt zu öffnen oder um die Walze in bestimmterWeise gegen ihr Gegenstück zu drücken.The arrangement shown in Fig. 5 is a nip-type form of hydraulic system having two cylinders as actuators which, for example, engage the two journals of a roller to displace the roller and open or close the nip Press roll in a certain way against its counterpart.

[0080] Zu diesem Zweck ist der Druck in den Druckkammern 31, 34 jedes Zylinders 3 getrennt regelbar; eine solche Regelung wurde zuvor schon beschrieben.For this purpose, the pressure in the pressure chambers 31, 34 of each cylinder 3 is separately controllable; such a regulation has already been described.

[0081] Das in Fig. 5 gezeigte Konzept, das einen für mehrere nachfolgende digitalhydraulische Druckregler gemeinsamen Niederdruckspeicher 12 verwendet, hat beispielsweise den Vorteil, dass Druckschwankungen hinter dem Druckminderer 13 gedämpft werden. Gleichzeitig stellt ein Druckspeicher auch ein Arbeitsfluidreservoir bereit, das in der Lage ist, größere Volumenströme in kurzer Zeit zu liefern. Im vorliegenden Fall kann der Druckminderer 13 auf geringe Volumenströme ausgelegt werden (kleinere Ventile benötigen kleinere Antriebe bei gleichem Ansprechverhalten), da der Niederdruckspeicher 12 in der Lage ist, im Bedarfsfälle auch große Volumenströme von Arbeitsfluid auf einem Druckniveau an die Druckregler 4 zu liefern, das dem Ausgangsdruck des Druckminderers entspricht.The concept shown in FIG. 5, which uses a low-pressure accumulator 12 common to a number of subsequent digital hydraulic pressure regulators, has the advantage, for example, that pressure fluctuations behind the pressure reducer 13 are damped. At the same time, a pressure accumulator also provides a working fluid reservoir that is capable of delivering larger volume flows in a short time. In the present case, the pressure reducer 13 can be designed for low volume flows (smaller valves require smaller drives with the same response), since the low-pressure accumulator 12 is able to supply, if necessary, large volume flows of working fluid at a pressure level to the pressure regulator 4, the corresponds to the outlet pressure of the pressure reducer.

[0082] In der Fig. 5 ist der Drucksensor, der den Druck im Hochdruckspeicher erfasst, mit 15 bezeichnet, während der Drucksensor für den Niederdruckspeicher 12 mit 14 bezeichnet ist. Die Drücke am jeweiligen Ausgang der einzelnen Reglerabschnitte 41, 42 werden von Drucksensoren 19 erfasst.5, the pressure sensor which detects the pressure in the high-pressure accumulator, designated 15, while the pressure sensor for the low-pressure accumulator 12 is denoted by 14. The pressures at the respective output of the individual controller sections 41, 42 are detected by pressure sensors 19.

[0083] Die mit Druckspeicher bezeichneten Einrichtungen können Druckspeicher mit einem Gaspolster mit oder ohne Membran, aber auch Federdruckspeicher mit einem gegen eine Feder verschiebbaren Kolben in einem Zylinder oder andere gleichwertige Speicher sein. Diese Speicher können die gespeicherte Energie in Form von Fluid(en) unter Druck lange und verlustfrei speichern; beim Einspeichern oder Entnehmen auftretende Verluste durch Erwärmung und/oder Reibung sind vernachlässigbar.The means designated pressure accumulator means may be pressure accumulator with a gas cushion with or without membrane, but also spring accumulator with a displaceable against a spring piston in a cylinder or other equivalent memory. These stores can store the stored energy in the form of fluid (s) under pressure for a long time and without loss; Losses due to heating and / or friction occurring during storage or removal are negligible.

[0084] Fig. 6 zeigt einen Abschnitt eines Hydrauliksystems mit einem abgewandelten digitalhydraulischen Druckregler 43, einem Umschaltventil 44 und einem hydraulischen Differentialzylinder 3 in einem schematischen Schaltbild. Mit dem Druckregler 43 aus Fig. 6 werden die Drücke und Füllvolumina der Druckkammern 31, 34 des als Differentialzylinder 3 ausgestalteten Stellglied geregelt; dies wurde zuvor mit einem anderen Regleraufbau ausführlich erläutert, so dass eine Wiederholung hier unterbleibt.Fig. 6 shows a portion of a hydraulic system with a modified digital hydraulic pressure regulator 43, a switching valve 44 and a hydraulic differential cylinder 3 in a schematic circuit diagram. With the pressure regulator 43 of FIG. 6, the pressures and filling volumes of the pressure chambers 31, 34 of the designed as a differential cylinder 3 actuator are regulated; this was previously explained in detail with another controller design, so that a repetition is omitted here.

[0085] Der Druckregler 43 hat zwei Reihen von Ventilen 431 und 432, die innerhalb der Reihen 10/20 üstawiehisch« psteniamt AT511 575B1 2013-08-15 parallel geschaltet sind; diese Reihen von parallel geschalteten Ventilen werden auch als Ventilbänke bezeichnet. Die Ventilbänke können den gleichen Aufbau haben, wie in den zuvor ausführlich erläuterten Druckreglern 41,42.The pressure regulator 43 has two rows of valves 431 and 432 connected in parallel within the rows 10/20; these series of parallel valves are also referred to as valve banks. The valve banks may have the same structure as in the previously explained in detail pressure regulators 41,42.

[0086] Der Druckregler 43 hat einen Aufbau wie ein Reglerabschnitt 41, 42 des zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 2, 4 und 5 beschrieben Druckreglers 4, ist als so etwas wie ein halber Druckregler. Zusätzlich ist ein Umschaltventil 44 vorgesehen, das den Anschluss der beiden Ventilbänke 431 und 432 mit der Druckzuführleitung 100 und der Ablassleitung 120 zum Tank 20 vertauschen kann. Das als 4/2-Wege-Steuerventil ausgestaltete Umschaltventil ist vorzugsweise ein Tellerventil, das wahlweise die kolbenstangenseitige Ventilbank 431 oder die zylinderseitige Ventilbank 432 mit Druck beaufschlagt. Die jeweils andere Ventilbank ist mit dem Tank 20 verbunden. Die jeweilige mit Druck beaufschlagte Ventilbank kann Arbeitsfluid in die angeschlossene Druckkammer 31, 34 des Zylinders 3 liefern, während Arbeitsfluid aus der anderen Druckkammer 31,34 über die andere Ventilbank in den Tank abfließt.The pressure regulator 43 has a construction such as a regulator portion 41, 42 of the pressure regulator 4 previously described with reference to Figs. 2, 4 and 5, as being somewhat like a half pressure regulator. In addition, a changeover valve 44 is provided which can interchange the connection of the two valve banks 431 and 432 with the pressure feed line 100 and the discharge line 120 to the tank 20. The switching valve designed as a 4/2-way control valve is preferably a poppet valve which selectively pressurizes the piston rod-side valve bank 431 or the cylinder-side valve bank 432. The respective other valve bank is connected to the tank 20. The respective pressurized valve bank can supply working fluid into the connected pressure chamber 31, 34 of the cylinder 3, while working fluid flows from the other pressure chamber 31, 34 via the other valve bank into the tank.

[0087] Während der Bewegung des Kolbens nimmt das Volumen der einen Druckkammer ab, während des Volumen der anderen Druckkammer zunimmt; es gibt dabei keine Betriebszustände in denen beide Druckkammern gleichzeitig mit Druck beaufschlagt werden oder beide gleichzeitig abgelassen werden. Folglich kann zum Einziehen der Kolbenstange des Zylinders die Ventilbank 431 mit der Druckleitung 100 verbunden sein, während bei der Druckregelung zur Einstellung der Kraft des Zylinders 3 nur die zylinderseitige Druckkammer 34 von der Ventilbank 432 mit Druck beaufschlagt wird, die dann - durch Umschalten des Umschaltventils 44 -mit der Druckleitung 100 verbunden ist.During the movement of the piston, the volume of one pressure chamber decreases while the volume of the other pressure chamber increases; There are no operating conditions in which both pressure chambers are pressurized simultaneously or both are discharged simultaneously. Consequently, for retracting the piston rod of the cylinder, the valve bank 431 may be connected to the pressure line 100, while in the pressure control for adjusting the force of the cylinder 3, only the cylinder-side pressure chamber 34 is pressurized by the valve bank 432, which then - by switching the switching valve 44 is connected to the pressure line 100.

[0088] Mit diesem Druckregler 43 kann die erforderliche Anzahl von Ventilen im Vergleich zum Druckregler 4 (Fig. 2, 4 und 5) halbiert werden. Damit können die Investitionskosten für das Hydrauliksystem der Maschine vermindert werden.With this pressure regulator 43, the required number of valves can be halved in comparison to the pressure regulator 4 (FIGS. 2, 4 and 5). Thus, the investment costs for the hydraulic system of the machine can be reduced.

[0089] Fig. 7 zeigt eine Anordnung zur Erfassung der Kolbenstellung von Differentialzylindern 3 in einem Hydrauliksystem mit digitalen Druckreglern 4.Fig. 7 shows an arrangement for detecting the piston position of differential cylinders 3 in a hydraulic system with digital pressure regulators. 4

[0090] Eine Pumpe 10 liefert über einen Durchflussmesser 51, der den von der Pumpe 10 dem System zugeführten Volumenstrom an Arbeitsfluid misst, Arbeitsfluid zu zwei Druckreglern 4, die jeweils mit einem Differentialzylinder 3 verbunden sind. Durchflussmesser 52 erfassen den Zustrom an Arbeitsfluid in die zylinderseitige Druckkammer des jeweiligen Zylinders 3. Durch die verlustfreie Arbeitsweise der digitalhydraulischen Druckregler entspricht die von den Durchflussmessern 52 erfasste Menge an Arbeitsfluid den tatsächlich in den jeweiligen zylinderseitigen Druckkammern vorliegenden Füllmenge, die ein verlässliches Maß für die der Kolbenstellung ist.A pump 10 supplies via a flow meter 51, which measures the volume flow of working fluid supplied by the pump 10 to the system, working fluid to two pressure regulators 4, which are each connected to a differential cylinder 3. By the lossless operation of the digital hydraulic pressure regulator, the amount of working fluid detected by the flow meters 52 corresponds to the actual amount present in the respective cylinder-side pressure chambers, which is a reliable measure of the Piston position is.

[0091] Das Bewegen von schweren Lasten, wie z.B. Walzen in einer Papiermaschine, mit zwei Hydraulikzylindern 3 ist stets auch ein Synchronisationsproblem der Bewegung der beiden Kolbenstangen. Das Ergebnis der Durchflussmessungen ist ein Positionssensor für die Kolbenstellung, wobei die Durchflussmesser 52 genau messen sollten. Vorzugsweise werden dazu Zahnradsysteme verwendet, die relativ genau sind. Zudem liefert die Durchflussmessung mit dem Durchflussmesser 51 in der Versorgungsleitung einen weiteren Messwert, der zur Plausibilitätsprüfung der Ergebnisse der Durchflussmesser 52 für die Druckkammern herangezogen werden kann.Moving heavy loads, e.g. Rolling in a paper machine with two hydraulic cylinders 3 is always a synchronization problem of the movement of the two piston rods. The result of the flow measurements is a position sensor for the piston position, with the flow meters 52 should measure accurately. Preferably, gear systems are used that are relatively accurate. In addition, the flow measurement with the flow meter 51 in the supply line provides a further measured value, which can be used for the plausibility check of the results of the flow meter 52 for the pressure chambers.

[0092] Durch die indirekte Messung kann der Absolutwert für die Kolbenstellung auch leicht fehlerbehaftet sein, es können aber den beiden Messwerten (jeder für einen Zylinder 3), die gleichzeitig erfasst werden und dabei den gleichen äußeren Einflüssen ausgesetzt sind, Hinweise darauf entnommen werden, wie synchron sich die beiden Kolben bewegen, oder ob die Bewegungen unzulässig stark voneinander abweichen. Diese Erkenntnisse können dazu verwendet werden, die Synchronisation gegebenenfalls mit geeigneten Maßnahmen zu verbessern. Ferner kann aus den Messwerten auch auf Fehlfunktionen im Hydrauliksystem geschlossen werden. 11/20Due to the indirect measurement, the absolute value for the piston position can also be slightly faulty, but it can be the two measured values (each for a cylinder 3), which are detected simultaneously and are exposed to the same external influences, references to it, how synchronously the two pistons move, or whether the movements deviate too much from each other. These findings can be used to improve synchronization, if necessary, with appropriate measures. Furthermore, it can also be concluded from the measured values of malfunctions in the hydraulic system. 11/20

Claims

A hydraulic system for a machine for producing a fibrous web, in particular a paper or board machine, comprising a plurality of hydraulic actuators (3), a plurality of pressure accumulators (11, 12) for storing a hydraulic working fluid under pressure, at least one digital hydraulic pressure regulator (4) associated with the hydraulic actuator (3) and adjusting the pressure of the working fluid in the hydraulic actuator (3), and a pump (10) to supply the working fluid high pressure in the pressure accumulator (11, 12) feed and this, wherein the pump (10) is provided as a common pump which charges the pressure accumulator (11, 12), characterized in that the pump (10) is a mobile, to the respective pressure accumulators (11, 12) movable and detachably connectable pump is.

2. Hydraulic system according to claim 1, characterized in that each hydraulic actuator (3) or each group of equivalent hydraulic actuators (3) is associated with its own digital hydraulic pressure regulator (4).

3. Hydraulic system according to claim 1 or 2, characterized in that the actuator is a hydraulic cylinder (3).

4. Hydraulic system according to claim 3, characterized in that the valves of the digital hydraulic pressure regulator (4) are mounted directly on the hydraulic cylinder (3).

5. Hydraulic system according to claim 3 or 4, characterized in that the pressure control function on the hydraulic cylinder (3) comprises the regulation of the pressure on both sides of a piston (33) of the hydraulic cylinder (3).

6. Hydraulic system according to claim 3, 4 or 5, characterized in that the hydraulic cylinder (3) connected to its own digital hydraulic pressure regulator (4), a dedicated accumulator (11, 12) and a separate tank (20) for storing pressureless working fluid is.

7. Hydraulic system according to claim 1 or 2, characterized in that the actuator (3) is a hydraulic motor which is operatively connected in parallel with an electric drive motor with a rotating element to be driven of the machine.

8. A hydraulic system according to claim 7, characterized in that the hydraulic motor as a drive auxiliary unit or as a brake assist unit with the rotationally driven element is selectively coupled.

9. Hydraulic system according to claim 7 or 8, characterized in that the hydraulic motor is connected to its own digital hydraulic pressure regulator (4), its own pressure accumulator (11, 12) and a separate tank (20) for storing pressureless working fluid.

10. Hydraulic system according to claim 3 with claim 6 or 9, characterized in that the mobile pump (10) with the pressure accumulator (11, 12) and the tank (20) is connectable and the working fluid from the tank (20) in the pressure accumulator (11, 12).

11. A hydraulic system according to claim 1, characterized in that the pressure accumulator (11) is provided with a downstream digital hydraulic pressure reducer (13) whose output to the at least one, the actuator (3) or the group of actuators associated digital hydraulic pressure regulator (4). is delivered.

12. Hydraulic system according to claim I, characterized in that for a plurality of actuators (3) a common pressure accumulator (11, 12) is provided, to which a plurality of individual digital hydraulic pressure regulator (4) is connected, wherein between the pressure accumulator (11) and the Pressure regulators (4) a common digital hydraulic pressure reducer (13) or a digital hydraulic pressure reducer (13) for each digital hydraulic pressure regulator (4) is provided, which supplies the or the respective pressure regulator (4). 12/20 east £ srej £ fci5ehe5 AT511 575B1 2013-08-15

13. Hydraulic system according to claim 11 or 12, characterized in that between the digital hydraulic pressure reducer (13) and the digital hydraulic pressure regulator (4) or the digital hydraulic pressure regulators (4) an accumulator (12) is provided, the working fluid with the reduced pressure stores and to the or the digital hydraulic pressure regulator (4) outputs.

14. Hydraulic system according to claim 12 or 13, characterized in that the individual digital hydraulic pressure reducer (13) set individual, mutually different pressures for each downstream digital hydraulic pressure regulator (4). For this 7 sheets drawings 13/20