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Die Erfindung betrifft eine kontinuierlich arbeitende Presse nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Bei der großindustriellen Herstellung von Holzwerkstoffplatten kommen in der Regel kontinuierlich arbeitende Pressen zum Einsatz. Bei diesen Pressen, wie in
DE 39 13 991 C2 beschrieben, wird die Presskraft durch hydraulische Stellglieder auf die Press- und Heizplatten und weiter über Stahlbänder, die abgestützt über einen Wälzkörperteppich (Rollstangen) umlaufend angeordnet sind, auf das Pressgut übertragen. Der Kraftfluss für die in den hydraulischen Stellgliedern erzeugten Kräfte wird im Wesentlichen durch die Pressengestelle geleitet und abgestützt. Weitere Fortentwicklungen derartiger Pressen sind in
DE 31 33 817 A1 ,
DE 40 17 791 C2 und
DE 43 40 982 B4 zu finden.
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All diesem Stand der Technik ist gemein, dass entlang der Presstrecke die kontinuierlich arbeitenden Pressen in mehrere Bereiche unterteilt werden. Zu Beginn findet sich der Einlaufbereich. Dieser wird im Folgenden vernachlässigt, da es sich um eine spezifische Konstruktion der ersten Kompressionszone handelt, wie aus
DE 43 01 594 C2 bekannt, und ist der Fachwelt als ein so genannter Einlaufkeilverdichter bekannt. Dieser übernimmt die Pressgutmatte von einer Beschickeinrichtung und verdichtet sie gemäß einem voreingestellten Hauptverdichtungsprofil. Ist der Presspalt im Wesentlichen auf der Dicke des Endproduktes angekommen, befindet sich das Material im Hochdruckbereich (HD), nachfolgend erreicht es den Mitteldruckbereich (MD) und den Niederdruckbereich (ND). Die Durchwärmung und die Plastifizierung erfolgt im Wesentlichen in den ersten beiden Bereichen. Diese Bereiche weisen aufgrund ihrer hohen notwendigen Presskräfte im Wesentlichen massive Pressengestelle auf. Der Niederdruckbereich (ND) gibt der Werkstoffplatte in der Regel Zeit fertig abzubinden.
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Wesentliche Unterschiede dieser drei Bereiche sind die unterschiedlichen Konstruktionen der Pressengestelle, die auf die unterschiedlichen maximalen Kräfte ausgelegt werden, um Kosten bei der Herstellung zu sparen. Die Unterschiede dieser Bereiche liegen anlagentechnisch in unterschiedlichen Materialstärken der Rahmenkonstruktion, in der Anzahl und Größe der verwendeten Hydraulikzylinder pro Reihe (quer zur Produktionsrichtung), in den Abständen der notwendigen Abstützung der Pressenplatten durch die Pressengestelle und dergleichen. Es ist weiterhin bekannt und einem Fachmann, hier einem Maschinenbauingenieur, zu eigen, für gleiche Bereiche mit den gleichen Anforderungen möglichst gleiche Teile zu verwenden und diese symmetrisch anzuordnen.
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Somit ist es bekannt, für verschiedene Bereiche (HD, MD, ND) verschiedene Rahmengestelle entlang einer kontinuierlich arbeitenden Presse anzuordnen, wobei in jedem Bereich die gleichen Pressengestelle verwendet werden und sich die Pressengestelle und deren Ausführungsformen nur am Übergang zwischen zwei Bereichen unterscheiden.
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Durch die steigenden Kosten für den Metall- und Stahlbau und die Möglichkeiten der FEM in Verbindung mit moderner PC-gestützter Konstruktionstechnik hat es sich zugetragen, dass die Menge an verbautem Metall immer mehr reduziert worden ist. Dies hat dazu geführt, dass die heutigen Pressen nicht mehr die erforderlichen Steifigkeiten aufweisen. Gleichzeitig ist es aber auch das Ziel durch Verbiegung und Einstellung der Pressenplatten temperaturbedingte Verformungen der Presse auszugleichen und ein möglichst genaues Endprodukt herzustellen.
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Für die Herstellung eines optimalen Endproduktes mit möglichst genauer Maßhaltigkeit hat es sich aber nachteilig gezeigt, dass die direkt mit Hydraulikzylindern beaufschlagten Pressenplatten Ungenauigkeiten hinsichtlich ihrer Längs- und Quererstreckung aufweisen, da in den Bereichen ohne Druckbeaufschlagung die Pressenplatte „aufatmet“ und entlang einer Biegelinie nachgibt. Somit entstehen schlechtere Dickentoleranzen an der herzustellenden Werkstoffplatte.
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Mit
WO 2005 046 950 A1 ist eine Partikel- oder Spanplatte und ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt geworden. Diese Partikelplatte besteht dabei aus mindestens drei Schichten, wobei die äußeren Schichten aus feinem Material bestehen, wohingegen die mittlere Schicht aus gröberem Material besteht. Um nun ein Höchstmaß an Material einzusparen, ist vorgesehen, die Platte grundsätzlich mit niedrigem Materialanteil herzustellen, wobei nur an den Stellen der Platte ein höherer Anteil an Material gestreut werden soll, der später für die Einarbeitung von Beschlägen bzw. Befestigungselementen benötigt wird, um Verbindungen mit anderen Teilen herzustellen. Hierzu wird vorgeschlagen, in Längsrichtung bzw. in Produktionsrichtung der Pressgutmatte kontinuierlich einen höheren Anteil an Material auf das Formband bzw. auf die bereits vorhandene untere Deckschicht zu streuen, um in der Produktionsrichtung voneinander beabstandete Spuren mit höherem Materialeintrag der Pressgutmatte zu erhalten, die nach Herstellung einer in Länge und Breite gleichmäßig dicken Platte, eine höhere Dichte aufweisen. Zusätzlich kann durch zumindest eine quer zur Produktionsrichtung bewegbare Düse an bestimmten Stellen, vorzugsweise in Querrichtung fleckenähnlich zusätzlich Material aufgebracht werden. Dies dient dazu, um aus einem aufgeteilten Plattenstrang Spanplatten zu erhalten, die zur Montage von Beschlägen oder Verbindungsmitteln eine höhere Dichte aufweisen, aber in der Fläche weniger Material und Dichte verwenden.
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Bei der Herstellung des Vlieses wird ein Flächengewichtsprofil über die Breite oder Länge des Vlieses hergestellt, was in der Folge natürlich auch unterschiedliche Vlieshöhen generieren kann. In diesen Fall muss die Dichte (bei unterschiedlicher Höhe) nicht zwangsläufig unterschiedlich sein. Wird das Vlies aber gleichförmig über die Breite verpresst, bzw. durchläuft einen über die Breite gleichmäßigen Presspalt, wird es unterschiedliche Dichten aufweisen, aufgrund der unterschiedlichen Flächengewichte.
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Neben den Problemen bei der Herstellung eines Vlieses haben sich Schwierigkeiten bei der Verpressung eines Vlieses mit unterschiedlichen Flächengewichten gezeigt. Insbesondere ist es problematisch, dass eine kontinuierlich arbeitende Presse mit umlaufenden Stahlbändern verstärkt zum Stahlbandverlauf neigt, da unterschiedliche Drücke über Länge und Breite auf die Stahlbänder und ggfs. auf die rollende Abstützung wirken. Erschwerend kommt hinzu, dass die bisherigen Stütz- und Gestellabstände sich in ungünstigen Konstellationen zu stark von den entstehenden Dichteschwankungen beeinflussen lassen bzw. zu schwach ausgelegt sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine kontinuierlich arbeitende Presse zu schaffen, die es ermöglicht in einem Bereich gleicher Anforderungen die Genauigkeit der kontinuierlich arbeitenden Presse zu erhöhen. In einer Erweiterung der Aufgabe soll der Kalibrierbereich am Auslauf der Presse, der für die Maßhaltigkeit des Endproduktes zuständig ist, verbessert werden, insbesondere für Werkstoffplatten mit unterschiedlichen Dichteprofilen längs und/oder quer.
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Die Erfindung geht von einer kontinuierlich arbeitenden Presse aus, die die folgenden Merkmale umfasst:
- – zwei endlos umlaufende das Pressgut durch die Presse ziehende Stahlbänder, die zwischen sich zur Verpressung des Pressgutes einen Presspalt ausbilden,
- – die Stahlbänder abstützende temperierbare Heizplatten,
- – ein zwischen den Stahlbändern und den Heizplatten angeordnete Wälzlagerabstützung,
- – mehrere quer zur Umlaufrichtung der Stahlbänder angeordnete Gestelle zur Aufnahme der Presskräfte, die über mehrere in einer Reihe angeordnete hydraulische Arbeitszylinder je Gestell zur Verpressung und zur Einstellung des Pressspaltes direkt in die Heizplatte eingeleitet werden,
- – einen Einlaufbereich (KV) zur Entlüftung des Pressgutes
- – eine Pressstrecke für das Pressgut, die in zumindest zwei verschiedene Bereiche (HD, MD, ND) aufgrund der Ausführungsform der Gestelle und/oder der hydraulischen Arbeitszylinder unterteilbar ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe für diese kontinuierlich arbeitende Presse besteht darin, dass in einem Bereich zumindest zwei Gestelle mit ihren Arbeitszylindern quer zur Umlaufrichtung der Stahlbänder versetzt zueinander angeordnet sind und/oder innerhalb eines Bereiches zumindest ein Arbeitszylinder eines ersten Gestells zu zumindest einem Arbeitszylinder eines zweiten Gestells quer zur Produktionsrichtung versetzt angeordnet ist.
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Neben anderen Systemen hat sich ein Rollstangenumlauf als Wälzlagerabstützung in dieser Art der Pressen etabliert. Jeder Bereich weist mehrere (Pressen-)Gestelle auf, in dem mehrere Arbeitszylinder angeordnet sind, die ihre Kräfte direkt, meist unter Zwischenschaltung von Isolierungen, in die Heizplatte einleiten und den Presspalt über den Gegendruck des Materials oder über Rückzugzylinder einstellen. Der Einlaufbereich wird im üblichen Sinne zwar als Bereich verstanden, ist aber als Sonderkonstruktion zu betrachten, da hier im Vordergrund steht das Pressgut auf kürzestem Weg zu entlüften und zu verdichten. Für eine feinere Einstellung des Einlaufbereichs wäre aber die Anwendung der Erfindung durchaus sinnvoll.
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Eine kontinuierlich arbeitende Presse weist wie bereits ausgeführt mehrere Bereiche mit unterschiedlichen Druckbereichen auf, bezogen auf den maximal möglichen Druck. Den Hochdruckbereich (HD) am Anfang der Pressstrecke, den Mitteldruckbereich (MD) und den Niederdruckbereich (ND) am Ende der Presstrecke. Der Niederdruckbereich ist an sich der entscheidende Bereich für den Erfolg der Herstellung einer Werkstoffplatte, da hier eine Kalibrierzone vorhanden ist. In dieser wird die Maßhaltigkeit der Werkstoffplatte eingestellt. Die Pressengestelle werden konstruktiv aufgrund des maximal zu erwartenden Druckes ausgelegt und konstruiert. Bei einer herkömmlichen Presse sind in etwa fünf Arbeitszylinder über die Breite angeordnet, was bei einer herkömmlichen Anordnung die Möglichkeit ergibt das Presskraftprofil in fünf Spuren über die Breite zu regulieren.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung erhält man in vorteilhafter Weise durch eine geringe Anzahl an Arbeitszylindern eine größere differenzierte Anordnung der regulierbaren Spuren in den Pressengestellen.
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Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn eine Werkstoffplatte mit unterschiedlichen Dichten über die Länge und/oder die Breite produziert werden soll, was eine Herausforderung für jede kontinuierlich arbeitende Presse darstellt.
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In vorteilhafter Weise lassen sich die unterschiedlichen Bereiche (HD, MD, ND) wie folgt unterscheiden:
- a) in einer differenzierten Bauweise/Konstruktion der Gestelle,
- b) durch die maximal mögliche Kraftaufnahme,
- c) Unterschiede in den Stützabständen oder der Größe bzw. der Anzahl der Arbeitszylinder der Gestelle,
- d) unterschiedliche Abstände der Gestelle, und/oder
- e) unterschiedliche Druckzonen
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Bevorzugt ist bei mehreren Gestellen in einem Bereich vorgesehen, dass zumindest zwei hydraulische Arbeitszylinder zweier Gestelle in Umlaufrichtung der Stahlbänder eine Spur (S) parallel zur Umlaufrichtung ausbilden.
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Bevorzugt werden sich Spuren an Arbeitszylindern ausbilden, die parallel zur Umlaufrichtung respektive der Produktionsrichtung ausausbilden, wobei die Spuren mindestens durch vier Gestelle kenntlich gemacht werden, da immer zwei Gestelle durch die entsprechende Anordnung der Arbeitszylinder eine Spur definieren.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass zumindest drei Gestellen abwechselnde Zylinderreihen aufweisen.
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Insbesondere bevorzugt ist die Ausgestaltung, dass die gleiche Anordnung der Zylinder respektive der Gestelle in der Presse alle zwei, drei oder mehr Gestelle wiederkehrt.
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Zur Einsparung des anlagentechnischen Mehraufwandes können anstelle von Arbeitszylindern feste Abstützungen angeordnet werden. Bevorzugt ist vorgesehen, dass in vorgegebenem Abstand mehrerer Gestelle oder deren Arbeitszylinder eine gleiche Anordnung ausbilden, insbesondere durch die Arbeitszylinder in einer Flucht respektive Spur. Wenn beispielsweise 10 Gestelle angeordnet sind, so reicht es beispielsweise aus bei einer Verdoppelung der Spuren (bei 4 Arbeitszylindern über die Breite Spuren = 8) je Spur nur zwei oder drei aktive Arbeitszylinder vorzusehen und die verbleibenden Abstützpunkte mit festen Abstützungen zu versehen. Somit kann in vorteilhafter Weise eine Vergrößerung der regulierbaren Spuren bei annährend gleichem Aufwand an Druckzylindern ermöglicht werden.
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Es können die Arbeitszylinder doppelt wirkend und/oder einfachwirkend mit Rückzugszylinder ausgeführt sein.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass am Auslauf der Presse für die Werkstoffplatte eine Meßeinrichtung angeordnet ist, die geeignet ist über die Breite, bevorzugt unterteilt in die Spuren, an der Werkstoffplatte Analysen durchzuführen und in Wirkverbindung mit einer Steuer- oder Regelungsvorrichtung steht, die die Meßergebnisse zu Steuersignalen für ein oder mehrere Gestelle und/oder Arbeitszylinder umwandelt und an diese überträgt.
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Durch die Vielzahl an Spuren S ist es nun in vorteilhafter Art und Weise möglich ein engeres Druckprofil über die Breite in einem Bereich, bevorzugt im Kalibrierbereich (Niederdruckbereich) zu verwirklichen. Besonders vorteilhaft ist diese Anwendung geboten, wenn über die Breite unterschiedliche Dichteprofile bei Werkstoffplatten durch Verpressung differenzierter Flächengewichte eingestellt werden sollen.
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Weitere vorteilhafte Maßnahmen und Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung mit der Zeichnung hervor.
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In der Zeichnung wurde auf eine vollständige Abbildung einer kontinuierlich arbeitenden Presse verzichtet. Der bereits erläuterte und hier vollständig zugrunde liegende Stand der Technik ist dem Fachmann bekannt.
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Die Figur zeigt oben eine schematische Seitenansicht einer Presse 1 mit zwei endlos umlaufenden Stahlbändern 3 und einer Produktionsrichtung 7 von links nach rechts. Die Stahlbänder 3 sind gegenläufig in Umlaufrichtung 6 um Umlenktrommeln 5 geführt und bilden zwischen sich einen Presspalt zur Verpressung von Preßgut 8 aus und ziehen dabei das Preßgut 8 durch die Presse 1. Die Stahlbänder stützen sich über Wälzlager (nicht dargestellt) an den in Gestellen 2 gelagerten Heizplatten 10 ab, welche in diesem Ausführungsbeispiel von oben mit Arbeitszylindern 4 mit Druck beaufschlagt werden, wobei sich die Arbeitszylinder 4 wieder an den Gestellen 2 abstützen. In der unteren Draufsicht der Figur erkennt man den Keilverdichter KV einlaufseitig der Presse 1. In Produktionsrichtung 7 folgt der Hochdruckbereich HD, der Mitteldruckbereich MD und der Niederdruckbereich ND. Die Bereiche HD, MD und ND unterscheiden sich durch die Ausgestaltung der Arbeitszylinder 4 und der Gestelle 2 deutlich voneinander. In dem Ausführungsbeispiel weist der Hochdruckbereich HD die größten Arbeitszylinder 4 auf. Dazu kommen Rahmenbleche in den Gestellen 2, die deutlich stärker ausgeführt sind als die Rahmenbleche der Gestelle 2 im Mitteldruckbereich oder im Niederdruckbereich ND. Auf eine detailreiche Ausgestaltung der Gestelle wird verzichtet, da die zu unterscheidenden Merkmale zwischen den einzelnen Bereichen auch so gut erklärbar sind.
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Die Größe und Ausgestaltung der Arbeitszylinder variiert in Produktionsrichtung 7 von einem hohen Wert zu einem geringeren Wert. Beispielsweise werden die Arbeitszylinder 4 im Hochdruckbereich HD noch mit zwei starken Rahmenblechen abgestützt, welche ein Gestell 2 bilden, im Mitteldruckbereich MD sind diese beiden Rahmenblech viel dünner ausgeführt, im Niederdruckbereich ND mag es sogar schon ausreichend sein nur ein Rahmenblech zur Abstützung der kleineren Arbeitszylinder 4 vorzusehen. Diese Darstellung spielt sich auch in der oberen Zeichnung, der Seitenansicht der kontinuierlich arbeitenden Presse 1 wieder.
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Ist nun der Niederdruckbereich ND nach der Erfindung ausgeführt, so sind beispielsweise alle zwei Gestelle 2 die Arbeitszylinder 4 versetzt angeordnet. Nach vier Gestellen bildet sich durch jeweils durch zwei in einer Linie liegenden Arbeitszylinder 4 eine zur Produktionsrichtung 7 parallel Spur S aus, die beispielhaft von oben nach unten mit S1, S2, S3 nummeriert sind. Die Anzahl der Gestelle 2 mag je nach Presse variieren wird aber deutlich mehr als die beispielhafte Anzahl des Ausführungsbeispieles sein.
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Im Sinne der Erfindung ist es auch, wenn die Gestelle 2 in der Produktionsrichtung 7 versetzt werden und mit ihnen die Arbeitszylinder 4, die an die Heizplatte 10 angreifen.
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Der Ausestaltung der Erfindung ist sind dabei wenig Grenzen gesetzt, es können beispielsweise immer nur paarweise an den Gestllen 2 Versetzungen auftreten; beispielsweise bleiben zwei Reihen Gestelle hintereinander gleich, wobei die beiden nächsten oder zumindest eine nächste Reihe Rn + 1 hinsichtlich der Arbeitszylinder 4 und/oder der Gestelle versetzt wird, uns so fort.
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In vorteilhafter Weise ließen sich in verschiedenen Variationen die Arbeitszylinder einer Spur oder Reihe gegen feste Anschläge austauschen, vorausgesetzt jede Spur weist zumindest einen, bevorzugt zwei, insbesondere bevorzugt vier aktive Arbeitszylinder 4 in einem Bereich auf.
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Der Presse 1 mag eine Meßeinrichtung 12 nachgeschaltet sein, in der die verpresste Werkstoffplatte 11, bevorzugt abschnittsweise über die Breite, untersucht wird. Das oder die Messergebnisse können automatisch an eine Steuer- oder Regelvorrichtung 13 übermittelt werden und hinsichtlich der Sollwerte abgeglichen werden. Die Steuer- oder Regelvorrichtung 13 übermittelt anschließend Steuer- oder Regelsignale an die Fernwarte der Presse oder direkt an die Arbeitszylinder 4 und/oder die Gestelle 2.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Presse
- 2
- Gestell
- 3
- Stahlband
- 4
- Arbeitszylinder
- 5
- Umlauftrommel
- 6
- Umlaufrichtung
- 7
- Produktionsrichtung
- 8
- Preßgut
- 9
- Transportband
- 10
- Heizplatte
- 11
- Werkstoffplatte
- 12
- Meßeinrichtung
- 13
- Steuer- oder Regelvorrichtung
- KV
- Keilverdichter
- HD
- Hochdruckbereich
- MD
- Mitteldruckbereich
- ND
- Niederdruckbereich
