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Die Erfindung betrifft eine kontinuierliche Presse zum Verpressen von Pressgutmatten zu Pressgutplatten im Zuge der Herstellung von Holzwerkstoffplatten, mit
- - Pressenunterteil und Pressenoberteil,
- - im Pressenunterteil und Pressenoberteil endlos in einer Umlaufrichtung umlaufenden Stahlpressbändern,
- - im Pressenunterteil und im Pressenoberteil jeweils wenigstens eine beheizbare Pressplatte,
- - sich im Einlaufbereich an die beheizbaren Pressplatten anschließende Einlaufplatten, von denen wenigstens eine verformbar ist und die zusammen ein Einlaufmaul in Abhängigkeit der Höhe der Pressgutmatte bilden,
ferner wenigstens
- a) eine Vorrichtung zur Einstellung der Öffnungsweite des Einlaufmauls, die mit zwei an den Enden der Einlaufplatten verbundenen pressenbreiten Trägern gekoppelt ist,
- b) eine Vorrichtung zur Einstellung der Biegung wenigstens einer Einlaufplatte und
- c) eine Vorrichtung zur Einhaltung des gewünschten Heizplattenabstandes in der Nähe des Auslaufs der Einlaufplatten, wobei die Kontur des Einlaufmauls für einen Verdichtungsvorgang der Pressgutmatte durch eine gemeinsame Ansteuerung der Aktuatoren sowohl der Vorrichtung zur Einstellung der Öffnungsweite des Einlaufmauls als auch der Vorrichtung zur Einstellung der stetigen Biegung als auch der Vorrichtung zur Einhaltung des Heizplattenabstandes in der Nähe des Auslaufs der Einlaufplatten, die auf wenigstens eine Einlaufplatte wirken, eingestellt wird.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Steuerung einer derartigen kontinuierlichen Presse.
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Derartige kontinuierliche Pressen zum Verpressen von Pressgutmatten zu Pressgutplatten im Zuge der Herstellung von Spanplatten, Faserplatten und anderen Holzwerkstoffplatten, mit Pressenunterteil und Pressenoberteil, im Pressenunterteil und Pressenoberteil endlosumlaufenden Stahlpressbändern, und mit einem Einlaufmaul, wobei im Pressenunterteil und im Pressenoberteil jeweils eine beheizbare Pressplatte angeordnet ist und diesen Pressplatten einlaufseitig vorkragende beheizbare Einlaufplatten zur Bildung des Einlaufmauls vorangehen, sind bekannt. Die Stahlpressbänder an den Pressplatten und Einlaufplatten sind dabei unter Zwischenschaltung von Rollstäben abgestützt. Ferner sind im Stand der Technik Vorrichtungen zur Einstellung der Einlaufkontur des Einlaufmauls offenbart, die eine Mehrzahl von Betätigungszylindern aufweisen. Diese Betätigungszylinder sind in vorgegebener Verteilung einerseits an die obere und/oder untere Einlaufplatte, andererseits an das Pressenoberteil und/oder Pressenunterteil angelenkt und derart rechnergesteuert, dass sich die Einlaufkontur des Einlaufmauls stufenlos unter Erzeugung beliebiger kontinuierlicher Biegelinien einstellen lässt, so dass sich auch von extrem dünnen Pressgutmatten einwandfreie Pressgutplatten verpressen lassen. Diese bekannte Ausführungsform weist ferner eine Vorrichtung zur Einstellung des Einlaufmauls mit Laufrollen für die zu Umlenktrommeln laufenden Stahlpressbänder auf. In diesem Zusammenhang sei die
US 6 439 113 B1 und die
DE 197 40 325 C1 genannt.
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Bekannt sind auch Maßnahmen, die zur Folge haben, dass die Laufrollen im Einlauf als Pressrollen bzw. Vorpressrollen arbeiten, so dass eine den Einlaufplatten vorverlagerte Vorkompressionszone zum Entlüften der Pressgutmattenverwirklicht wird. Die Pressrollen ermöglichen die Verwirklichung von hohen Kompressionsgeschwindigkeiten beim Verpressen von sowohl verhältnismäßig dünnen Pressgutmatten als auch verhältnismäßig dicken Pressgutmatten. So kann die Mattenstärke der Pressgutmatten unter 2 mm und über 50 mm liegen. Verwiesen wird hier auf den Stand der Technik gemäß der
DE10214322 A1 . Diese Pressrollen liegen den Einlaufplatten vorgelagert. Die endgültige Kompression der Pressgutmatte vor den beheizten Pressplatten erfolgt im Bereich der Einlaufplatten, um deren kräftemäßige Ansteuerung es in dieser Erfindung geht.
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Es ist außerdem aus der
DE 19518879 A1 eine kontinuierliche Presse bekannt, bei welcher die obere der beiden beheizbaren Einlaufplatten unter Bildung von Gelenken in Plattenabschnitte unterteilt ist, so dass die Einlaufkontur des Einlaufmauls in den Gelenkbereichen Knickstellen aufweist. Das gilt auch für den Übergangsbereich zwischen der oberen Einlaufplatte und der sich anschließenden oberen Pressplatte. Bei dieser bekannten Ausführungsform wird mittels hydraulischer Stellglieder lediglich die Winkellage der Plattenabschnitte um die Drehachsen der Gelenke verstellt. Besonders problematisch ist die Tatsache, dass das zugeordnete Stahlpressband beim Überfahren der Knickstellen entsprechende Abknickungen erfährt und folglich einem stärkeren Verschleiß unterliegt.
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Soweit in dem aufgeführten Stand der Technik drei unterschiedliche Kräfte auf wenigstens eine Einlaufplatte aufbringende Vorrichtungen überhaupt bekannt sind, also
- - die Vorrichtung zur Einstellung der Öffnungsweite des Einlaufmauls,
- - die Vorrichtung zur Einstellung der stetigen Biegung der Einlaufplatte und
- - die Vorrichtung zur Einhaltung des gewünschten Heizplattenabstandes in der Nähe des Auslaufs der Einlaufplatten,
so werden die Funktionen dieser Vorrichtungen streng getrennt voneinander geregelt. Die Kontur des Einlaufmauls während des Produktionsprozesses ist dabei von großer Bedeutung für eine gleichmäßige stetige Verdichtung der Pressgutmatte. Deshalb wurde die Kontur stets über eine Vorrichtung zur Einstellung der stetigen Biegung der Einlaufplatte in Gestalt von mehreren Reihen von Aktuatoren, die quer zur Bewegungsrichtung der Pressgutmatte angeordnet sind, gesteuert bzw. geregelt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zur Steuerung der Kontur des Einlaufmauls, insbesondere bei kontinuierlichen Pressen einer Breite von 4 Fuß bis 9 Fuß, notwendigen Bauteile zu verringern und somit die gesamte Presse preiswerter zu machen.
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Die Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung einer kontinuierlichen Presse durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Aktuatoren jeder der drei Vorrichtungen einreihig und quer zur Umlaufrichtung der Stahlpressbänder angeordnet sind.
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Es wird demnach nicht wie bisher die Kontur des Einlaufmauls allein durch die Vorrichtung zur Einstellung der stetigen Biegung bestimmt, sondern die am Anfang auf die Einlaufplatte wirkenden Aktuatoren, die in erster Linie für die Öffnungsweite des Einlaufmaul zuständig sind, als auch die am Ende der Einlaufplatte wirkenden Aktuatoren, die eigentlich zur Einstellung des Heizplattenabstandes vorgesehen sind, übernehmen die Zusatzaufgabe, die Kontur der Einlaufplatte mit zu bestimmen. Dadurch müssen diese Aktuatoren zusätzliche, für die Aufnahme der Biegung lagerkraftähnliche Kräfte aufbringen können.
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Von besonderer Bedeutung ist in diesem Zusammenhang, dass sich die Erfindung nicht auf eine Presse mit einem Einlaufmaul bezieht, bei dem unstete Stellen durch Gelenke aneinandergesetzter Platten erzeugt sind. Es ist nämlich von besonderem Vorteil, wenn keine „Knickstellen“ im Einlaufmaul auftreten, sondern eine stetige Verjüngung des Plattenabstandes durch Biegung wenigstens einer Einlaufplatte erzeugt ist. Unter dem Begriff „verformbare Einlaufplatte“ ist also zu verstehen, dass man die Einlaufplatte durch Krafteinleitung stetig verbiegen oder krümmen kann. Damit wird eine gleichförmige Verdichtung erreicht und das sogenannte „Ausblasen“, also die plötzliche Verdampfung der die Pressgutmatte enthalten Feuchtigkeit durch ruckartige Druckerhöhung verhindert.
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Vorteilhaft sind die Aktuatoren wenigstens zweier Vorrichtungen doppeltwirkende Hydraulikzylinder. Dadurch wird die Druckregelung vereinfacht und das Einlaufmaul kann schneller geöffnet werden bzw. schneller den Druck auf die Pressgutmatte aufbauen. Die Kontur des Einlaufmauls kann ebenfalls feinfühliger eingestellt werden.
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Vorzugsweise ist dazu die Vorrichtung zur Einstellung der Öffnungsweite des Einlaufmauls mit Hilfe der Aktuatoren am Einlass auf eine Kraft von mindestens 200 kN pro Meter Arbeitsbreite, bevorzugt mindestens 300 kN pro Meter Arbeitsbreite ausgelegt.
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Eine solch große Kraft ist dabei nicht notwendig, um allein die Öffnungsweite des Einlaufmauls einzustellen. Vielmehr wird hier durch das größere Kräftepotenzial während der Produktion dafür gesorgt, dass die Vorrichtung auch Kräfte zur Mitformung der Kontur des Einlaufmauls aufbringen kann. Bei der Leerpositionierung der Vorrichtung zur Einstellung der Öffnungsweite ist es erforderlich, die Kraftverhältnisse so abzustimmen, dass einerseits die einlaufende Pressgutmatte keine unzulässigen Spannungen auf das Stahlband ausübt, andererseits ein schneller Druckaufbau in der Presse realisiert wird, um Voraushärtungen zu vermeiden. Andererseits müssen beim Pressen die vom Kuchen benötigten Kräfte an der jeweiligen Stelle zur Verfügung gestellt werden. Durch die Miteinbeziehung der Vorrichtung zur Einstellung der Öffnungsweite in das Tragwerk der flexiblen Einlaufplatte kann durch Kraftaufbringung am Einlaufkopf mit zwei großzügig dimensionierten Aktuatoren (Zylindern) ein Kraftschluss zwischen oberer und unterer Einlaufplatte erzeugt werden, um die von der Matte erzeugten Drücke zu kompensieren. Hierbei sind die Abstimmung der Kräfte an den Zylindern des Einlaufkopfes und die geometrischen Abstände der beiden folgenden Vorrichtungen (Vorrichtung zur Einstellung der Biegung und Vorrichtung zur Einhaltung des gewünschten Heizplattenabstandes) von großer Bedeutung. Die Analyse der Druckverhältnisse an der einlaufenden Matte ergibt einen nicht linearen Druckaufbau über dem sich verjüngenden Spalt, sondern einen exponentiellen Zusammenhang. Aus dieser Erkenntnis entsteht die erfindungsgemäße Anordnung der krafterzeugenden Elemente, also den Aktuatoren der drei Vorrichtungen, die genau an die Kraftbedarfe der einlaufenden Pressgutmatte optimiert ist. Diese Anordnung ist in der Lage, die Leerposition für die einlaufende Matte einzustellen und nach Matteneinlauf die Kraftaufbringung zu realisieren. Insbesondere aber ergibt sich der Vorteil, dass auf einen Teil der bisher üblichen Aktuatoren im Bereich der Vorrichtung zur Einstellung der Biegung kostengünstig verzichtet werden kann und trotzdem die gewünschte Kontur des Einlaufmauls einstellbar ist.
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Dieses System ist sowohl für Neuanlagen, als auch zur Nachrüstung für bereits bestehende Anlagen mit fester Einlaufgeometrie oder nicht biegbaren Einlaufplatten geeignet.
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Es ist dafür gesorgt, dass die Aktuatoren jeder der drei Vorrichtungen einreihig und quer zur Umlaufrichtung der Stahlpressbänder angeordnet sind.
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Überraschend hat sich in Versuchen gezeigt, dass insbesondere bei Maschinenbreiten zwischen 1,2 Meter und 2,8 Meter die Vorrichtung zur Einstellung der stetigen Biegung keinen mehrreihigen Aktuatoreneinfluss benötigt, um ein Profil des Einlaufmauls zu gestalten, das unter Berücksichtigung der beaufschlagenden Kräfte für eine gleichförmige Verdichtung der Pressgutmatte sorgt. Bislang wurden in Laufrichtung der Pressgutmatte mehrere Reihen von Aktuatoren in der Vorrichtung zur Einstellung der Biegung benötigt. Mit der Erfindung wird die gesamte Anlage stark verkürzt und eine einreihige Aktuatorenreihe reicht aus, um
- a) die notwendigen Presskräfte auf die Pressgutmatte aufzubringen und
- b) die gewünschte Kontur des Einlaufmauls, das den Verdichtungsvorgang bestimmt, einzustellen.
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Bevorzugt ist das Verhältnis der Linienlasten pro Meter Arbeitsbreite der Vorrichtung zur Einstellung der Öffnungsweite des Einlaufmauls zu der Vorrichtung zur Einstellung der stetigen Biegung zu der Vorrichtung zur Einhaltung des Heizplattenabstandes in der Nähe des Auslaufs der Einlaufplatten im Bereich 1 zu 5 bis 8 zu 18 bis 22 während der Produktion einstellbar.
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Werden diese Verhältnisbereiche eingehalten, hat sich gezeigt, dass man eine „Verdichtungslinie“ fährt, in der die Pressgutmatte ohne Platzer gleichmäßig verdichtet wird. In einem Versuch bei einer dünnen, 8 Fuß breiten Pressgutmatte hat sich gezeigt, dass sie sich mit Kräften von 500 kN an der Vorrichtung zur Einstellung der Öffnungsweite des Einlaufmauls, 3300 kN an der Vorrichtung zur Einstellung der stetigen Biegung und 9700 kN an der der Vorrichtung zur Einhaltung des Heizplattenabstandes in der Nähe des Auslaufs der Einlaufplatten ein in seiner Qualität hervorragendes Produkt herstellen ließ. Obwohl es landläufige Ansicht war, dass das Einlaufmaul in seiner Ausstreckung in Mattenlaufrichtung deutlich länger sein muss, um die Verdichtung nicht ungebührend schnell vonstatten gehen zu lassen, reichte es in einer Versuchspresse aus, die drei Vorrichtungen auf einer Länge von unter 2,5 Metern anzuordnen.
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Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, dass die Kontur des Einlaufmauls für einen Verdichtungsvorgang der Pressgutmatte durch eine gemeinsame Ansteuerung der Aktuatoren sowohl der Vorrichtung zur Einstellung der Öffnungsweite des Einlaufmauls als auch der Vorrichtung zur Einstellung der stetigen Biegung als auch der Vorrichtung zur Einhaltung des Heizplattenabstandes in der Nähe des Auslaufs der Einlaufplatten, die auf wenigstens eine Einlaufplatte wirken, eingestellt wird, und dass die Aktuatoren jeder der drei Vorrichtungen lediglich einreihig und quer zur Umlaufrichtung der Stahlpressbänder beaufschlagt werden.
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Die Vorzüge und die vorteilhaften Ausgestaltungen der abhängigen Verfahrensansprüche ergeben sich in analoger Weise aus den Vorrichtungsansprüchen.
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In besonders vorteilhafter Weise ist zudem vorgesehen, dass eine rechnergestützte Steuerung vorgesehen ist, die die Drücke in den Aktuatoren (2011, 2012, 2013) aufgrund von Informationen von Kraft- oder Wegsensoren regelt. In der Steuerung können Abhängigkeiten hinsichtlich der benötigten Pressdrücke und der gewünschten Kontur der Einlaufplatten hinterlegt sein oder anhand von verankerten Algorithmen jeweils schnell berechnet werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Figur näher erläutert.
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In der Figur ist der Einlaufbereich einer kontinuierlichen Presse 1 zum Verpressen von Pressgutmatten 2 zu Pressgutplatten im Zuge der Herstellung von Spanplatten, Faserplatten und anderen Holzwerkstoffplatten dargestellt. Diese Presse weist ein Pressenunterteil 3 und ein Pressenoberteil 4 auf, und zwar mit im Pressenunterteil 3 und Pressenoberteil 4 endlosumlaufenden Stahlpressbändern 5 sowie mit einem Einlaufmaul 10. Die Laufrichtung der Pressenbänder bzw. die Vorschubrichtung der Fasermatte ist durch den Pfeil 19 angedeutet.
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Im Pressenunterteil 3 und Pressenoberteil 4 ist jeweils eine beheizbare Pressplatte 6, 7 angeordnet, von denen in der Regel die obere Pressplatte 6 gegen die untere Pressplatte 7 zur Einstellung des Pressspaltes verstellbar ist. Von den Pressplatten 6, 7 ist nur der in Mattenlaufrichtung 19 vorderste Teil dargestellt; dahinter erstreckt sich die Presse noch um ein Vielfaches. An die Pressplatten 6, 7 schließen sich einlaufseitig vorkragende beheizbare Einlaufplatten 8, 9 unter Bildung des Einlaufmauls 10 an. Die Stahlpressbänder 5 sind an den Pressplatten 6, 7 und Einlaufplatten 8, 9 üblicherweise unter Zwischenschaltung von Rollstäben oder dergleichen Wälzkörpern in nicht dargestellter Weise abgestützt. Ferner ist eine Vorrichtung 11 zur Einstellung der Öffnungsweite des Einlaufmauls 10 und eine Vorrichtung 12 zur Einstellung der Biegung der Einlaufplatten 8, 9 des Einlaufmauls 10 vorgesehen.
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Die Vorrichtung zur Einstellung der Öffnungsweite 11 des Einlaufmauls 10 weist beidseitig des Einlaufmauls 10 jeweils zumindest eine den Einlaufplatten 8, 9 vorgeordnete Laufrolle 14 für die zu Umlenktrommeln 15, 16 laufenden Stahlpressbänder 5 auf. Die Vorrichtung zur Einstellung der Öffnungsweite 11 ist dabei mit zwei an den Enden der Einlaufplatten verbundenen pressenbreiten Trägern 18 gekoppelt. Die Laufrollen 14 stehen mit Träger 18 in Verbindung und sind als Pressrollen bzw. Druckrollen ausgebildet und bilden eine den Einlaufplatten 8, 9 und den Vorrichtungen 11, 12, 13 vorgeordnete Vorkompressionszone17 für die einlaufenden Pressgutmatte 2. Die Vorrichtung 11 zur Einstellung der Öffnung des Einlaufmauls 10 mit den in der Vorkompressionszone 17 oberen bzw. unteren Pressrollen14 ist über beidseitig gelenkig angeordnete Aktuatoren 2011 ein- und ausschwenkbar. Die Pressrollen 14 sind in Reihe nebeneinanderangeordnet und bilden mit dem anliegenden Stahlpressband 5 einen vorgegebenen Einlaufradius R, der beim Ein- und Ausschwenken der Pressrollen13 in Abhängigkeit von der jeweiligen Dicke der Pressgutmatten 2 erhalten bleibt. Die Einstellung der Einlaufkontur des Einlaufmauls 10 erfolgt im Bereich der Einlaufplatten 8, 9 mittels in vorgegebener Verteilung angeordneter Aktuatoren 20i , also 2011, 2012 und 2013 gemeinsam. Als Aktuatoren sind hydraulische Zylinderkolbenanordnungen bevorzugt. Die Aktuatoren 20i sollen nicht nur einen einzelnen Aktuator andeuten, sondern ggf. eine Reihe von Aktuatoren quer zur Umlaufrichtung der Pressbänder bzw. der Laufrichtung der Fasermatte 19. In der Regel ist es wünschenswert, wenn die Aktuatoren doppelt wirkende Hydraulikzylinder sind. Diese stützen sich an Rahmen der Presse 1 im Pressenunterteil 3 und Pressenoberteil 4 einerseits und andererseits direkt oder indirekt an den jeweiligen Einlaufplatten 8, 9 ab.
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Sämtliche Einstellvorgänge sind rechnergesteuert. Insbesondere werden die Linienlasten der der Vorrichtungen 11, 12 und 13 in einer Steuerung zentral berechnet und anschließend über eine hydraulisch geregelte Einrichtung, vorzugsweise mit Weg- oder Kraftmessung, geregelt. Hierbei sind die Drücke in den Aktuatoren der Vorrichtungen 11, 12, 13 bestimmend. Als Aktuatoren der Vorrichtung zur Einstellung der Öffnungsweite des Einlaufmauls 11 sind in dem Ausführungsbeispiel zwei Zylinderkolbenanordnungen 2011 vorgesehen, deren Verbindungslinie quer zur Laufrichtung 19 der Fasermatte 2 eine gedachte Linie bildet, auf die eine entsprechende Linienlast wirkt. Das gleiche gilt für die Aktuatorenreihe 2012 der Vorrichtung zur Einstellung der Biegung 12 und die Aktuatorenreihe 2013 der Vorrichtung zur Einhaltung des gewünschten Heizplattenabstandes 13. In jeder dieser Aktuatorenreihe wird also eine Linienlast quer zur Laufrichtung 19 der Fasermatte 2 ausgeübt. Dabei wird die Linienlast errechnet durch die Kraft, die die Aktuatoren einer Reihe in Summe aufbringen, geteilt durch die Arbeitsbreite der Fasermatte 2, also Kraft in Newton pro Breite in Meter oder Zoll. Die Breite sollte im Bereich von 4 Fuß bis 9 Fuß liegen.
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Im gewählten Ausführungsbeispiel hat sich für die Vorrichtung zur Einstellung der Öffnungsweite des Einlaufmauls 11 eine Linienlast von mindestens 200 kN/m, besser noch mehr als 300 kN/m Arbeitsbreite als besonders effektiv erwiesen. Mit einer solch großen Belastung kann sowohl der Öffnungsabstand präzise eingestellt werden, aber auch ein Gegenlager für die Kräfte, die aus der Vorrichtung zur Einstellung der Biegung 12 herrühren, geschaffen werden. Erstaunlicherweise reicht es auch, nur jeweils eine Aktuatorenreihe 2011, 2012, 2013 pro Vorrichtung 11, 12, 13 vorzusehen.
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In Versuchen hat sich herausgestellt, dass die Linienlasten der drei Aktuatorenreihe 2011, 2012, 2013 möglichst in einem bestimmten Verhältnis stehen sollten, nämlich 1 zu 5 bis 8 zu 18 bis 22. Die höchsten Kräfte an der Vorrichtung zur Einhaltung des gewünschten Heizplattenabstandes 13 sichern dabei eine in konstantem Heizplattenabstand beginnende Verbiegung wenigstens einer Einlaufplatte 8, 9 zu dem geformten Einlaufmaul 10.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kontinuierliche Presse
- 2
- Pressgutmatte
- 3
- Pressenunterteil
- 4
- Pressenoberteil
- 5
- Stahlpressbänder
- 6
- Pressplatte
- 7
- Pressplatte
- 8
- Einlaufplatte
- 9
- Einlaufplatte
- 10
- Einlaufmaul
- 11
- Vorrichtung zur Einstellung der Öffnungsweite des Einlaufmauls
- 12
- Vorrichtung zur Einstellung der Biegung
- 13
- Vorrichtung zur Einhaltung des gewünschten Heizplattenabstandes
- 14
- Laufrolle
- 15
- Umlenktrommel
- 16
- Umlenktrommel
- 17
- Vorkompressionszone
- 18
- Träger
- 19
- Umlaufrichtung der Pressbänder, Laufrichtung der Fasermatte
- 20i
- Aktuator (Hydraulikzylinderanordnung) mit i = Vorrichtungsbezugszeichen
