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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Strangpresse für mit Bindemittel vermengte
pflanzliche Kleinteile, beispielsweise aus Holz, gemäß dem Oberbegriff
des Hauptanspruches.
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Aus
der
DE 22 53 121 A1 ist
es bekannt, in einer Strangpresse hintereinander einen motorisch angetriebenen,
linear durch einen Füll-
und Pressraum hin und her bewegbaren Strangpresskolben, einen in
den Füll-
und Pressraum mündenden
Zuführschacht
für die
Kleinteile, einen sich an den Füll-
und Pressraum anschließenden,
die Form des Stranges bestimmenden Rezipienten und einen Heizkanal zum
thermischen Aushärten
des hindurchzuführenden
Stranges vorzusehen. Der Kolbenantrieb ist als Exzenterantrieb ausgebildet.
In der Praxis hatte dieser Exzenterantrieb die Wirkung, dass er
wegen auftretender Staus plötzlich
Strangpressteile mit vergrößerter Geschwindigkeit
ausdrückte,
weil eine Steuerung des Reibungswiderstandes am Strang nicht vorgesehen
war. Es kam daher zu unfallträchtigen
Stauwirkungen.
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Die
DE 25 35 989 C3 zeigt
eine Weiterentwicklung dieser vorbekannten Strangpresse, bei der der
Heizkanal teils ortsfeste und teils an Druckzeugern abgestützte bewegliche
Kanalwände
aufweist. Diese Druckerzeuger haben den Sinn, den Reibungswiderstand
der Heizkanalwände
gegenüber dem
Strang während
des Presshubes des Strangpresskolbens zu verringern. Eine solche
Maßnahme hat
verschiedene Auswirkungen. Zunächst
wird verhindert, dass ein übergroßer Stau
des Stranges im Aushärtekanal
entstehen kann, was zur Blockierung des Antriebes des Strangpresskolbens
führen
könnte.
Andererseits wird der Strangpressdruck durch die Wirkung der Spannelemente
reduziert und damit die geforderte Antriebsenergie der Anlage etwas
entlastet. Schließlich
ergibt sich durch manuelle Einstellung des Reibungswiderstandes
der beweglichen Kanalwände
eine gewisse Möglichkeit
zur Veränderung der
Dichte des Stranges.
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Eine
solche Ausbildung der Strangpresse gemäß
DE 25 35 989 C3 hat sich
in der Praxis zwar durchgesetzt und bewährt. Zur Bewegung des Strangpresskolbens
wurde jedoch in der Praxis ein hydraulischer Antrieb eingesetzt.
Strangpressen mit einem Exzenterantrieb und mit gesteuerten Ausweichbewegungen
der Kanalwände
wurden nicht weiterentwickelt.
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Die
DE 29 32 406 C2 zeigt
eine weitere Variante der vorgenannten Strangpresse mit einer hydraulisch
gesteuerten Hubeinrichtung für
den Strangpresskolben.
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Die
DE 35 02 803 A1 offenbart
eine Regeleinrichtung zur Erzielung stationärer Pressdrücke beim Verdichten und Fördern von
dispersen Feststoffen mit Hilfe von Kolben-Strangpressen, -Brikettiermaschinen,
-Feststoffpumpen und -pressschleusen. Zu diesem Zweck hat eine Kolbenstrangpresse
in der einen Variante einen steuerbaren Hydraulikantrieb für den Strangpresskolben
und in der anderen Variante einen Kurbeltrieb mit einem zwischen
Kurbeltrieb und Presskolben geschalteten Hydraulikzylinder als steuerbares
Stellglied zur bedarfsweisen Verlängerung des Presshubs in Vorschubrichtung.
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Aus
der JP 2000-0 61 693 A ist ein Schlittenantrieb einer Kniehebelpresse
bekannt, der durch mehrere Gelenke einen auf und ab bewegten Schlitten
frei von Querkräften
machen soll und der eine Einrichtung zur Korrektur des bodenseitigen
Totpunkts aufweist.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, die Leistung einer
Strangpresse der genannten Art wesentlich zu vergrößern.
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Die
Leistung eines solchen Systems wird bestimmt durch den Wirkungsgrad
der Befüllung
und die Taktzahl der Arbeitshübe.
Aus diesen errechnet sich der mittlere Vorschub (Meter pro Minute)
der Presse. Der Vorschub ist begrenzt durch die Reaktionsgeschwindigkeit
des verwendeten Leimsystems bei vorgegebenem Temperaturniveau und
durch die endliche Länge
des Heizgangs.
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Mit
sukzessiv steigenden Leistungen kristallisiert sich als begrenzender
Faktor zunehmend der hydraulische Antrieb einer derartigen Presse
heraus. Je kürzer
die Zykluszeiten gewählt
werden, desto höhere Ölmengen
werden benötigt
und desto höher muss
der Arbeitsdruck im Hydrauliksystem gewählt werden um diese großen Mengen
in den kurzen Zeitintervallen zu bewegen. In der Konsequenz haben diese
Pressen einen exponentiell steigenden hydraulischen Leistungsbedarf,
von dem ein immer geringerer Teil in Nutzarbeit umgesetzt wird.
Darüber
hinaus werden die Druckverhältnisse
am Produkt, die die Rohdichte und damit die Produktqualität maßgeblich beeinflussen,
immer mehr von den Massenkräften des
schnell bewegten Hauptkolbens und damit von dynamischen Effekten
bestimmt. Die Einstellung der Rohdichte über die Veränderung der Reibung zwischen
Produktstrang und Heizkanal wird daher zusehends diffiziler und
ungenauer.
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Eine
markante und praktisch nicht veränderbare
Größe zur Bestimmung
der Leistungsfähigkeit der
Strangpresse ist die Zeit, die ein mit Bindemittel vermengtes Gemisch
aus pflanzlichen Kleinteilen benötigt,
aus dem Zuführschacht in
den Füll-
und Pressraum der Strangpresse zu gelangen. Mechanische Fördereinrichtungen
für dieses
Kleinteilgemenge haben nicht wesentlich zur Steigerung der Abfüllzeit beigetragen.
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Der
Erfindung sieht daher vor, die Leistung einer Strangpresse der genannten
Art wesentlich zu vergrößern, indem
zu Gunsten der Befüllzeit
des Kleinteilgemenges die Bewegungsphasen der beweglichen Getriebeteile
der Strangpresse verändert werden.
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Ausgehend
von dem Stand der Technik gemäß
DE 25 35 989 C3 besteht
die erfindungsgemäße Lösung der
Aufgabe darin, dass als Antrieb des Strangpresskolbens ein spezieller
mechanischer Kurbeltrieb vorgesehen ist, dessen Regelung eine von
der Sinuskurve abweichende Bewegungsänderung des Strangpresskolbens
erzeugt, dergestalt, dass je Takt die Befüllzeit des Füll- und
Pressraums verlängert,
die Rückbewegungszeit
des Strangpresskolbens verkürzt
und die Verweilphase des Strangpresskolbens im zurückgezogenen
Bereich vergrößert wird.
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Ausgangspunkt
dieser erfindungsgemäßen Lösung ist
also ein mechanischer Kurbelantrieb, der an sich durch die DE-OS 22 53 121 bekannt
ist.
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Auf
diesen vorgenannten Erkenntnissen baut die Erfindung auf, deren
Funktionsprinzip darin besteht, eine Kombination eines mechanischen
Kurbeltriebs mit einer Regelung des Reibungswiderstandes in dem
von ausweichbaren Kanalwänden
gebildeten Aushärtekanal
zu offenbaren.
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Zur
Ausgestaltung dieses Prinzips bietet die Erfindung zwei Maßnahmen
an, nämlich
dass
die Steuerung des Strangpresskolbens so gestaltet ist, dass bei
gegebener Taktzeit die Verweilphase des Strangpresskolbens in der
rückwärtigen Endstellung
auf Kosten der Vor- und Rückbewegung des
Kolbens verlängert
wird und
dass in Abhängigkeit
von den die Rohdichte des Stranges beeinflussenden Parametern eine Änderung
des Abstützdruckes
der auf die Kanalwände
einwirkenden Druckerzeuger zwecks Einhaltung einer gleichbleibenden
Rohdichte des Stranges durch Regelung bewirkt wird.
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Beide
Maßnahmen
führen
zu einem gemeinsamen Erfolg, nämlich
die Leistung der Strangpresse ohne Einschränkung der Befüllzeit des
Füll- und Pressraumes
zu steigern und darüber
hinaus die gleichbleibende Dichte des Stranges wirksam einzuhalten.
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In
den Unteransprüchen
sind einige Varianten aufgezeigt, ohne Anspruch auf Vollständigkeit
zu erheben, mit denen die gestellte Aufgabe erfüllt werden kann.
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Im
Anspruch 3 wird erwähnt,
dass man eine Frequenzregelung des Elektromotors für den Kurbeltrieb
dazu verwenden kann, die Winkelgeschwindigkeit der Kurbel unkonstant
auszubilden, was bedeutet, dass die Kurbel im Bereich der Endstellung
des Strangpresskolbens langsamer dreht als in der Rückwärts- und
Vorwärtsbewegung.
Dadurch wird mehr Zeit für
die Befüllung
des Füll-
und Pressraumes gewonnen, ohne die Leistung der Anlage zu verringern.
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Eine
andere Lösung
der gestellten Aufgabe besteht darin, dass der Gesamthub des Strangpresskolbens
nicht unwesentlich größer als
der erforderliche Presshub ist, wobei die rückwärtige Überlänge des Gesamthubes zwecks
Verlängerung
der Befüllungszeit
des Füll-
und Pressraumes zur Auswirkung kommt. In diesem Fall kann die Kurbel
in einer konstanten Winkelgeschwindigkeit angetrieben werden.
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Gemäß Anspruch
5 ist schließlich
die Anwendung eines Koppelgetriebes vorgesehen, dessen Kurbel eine
konstante Winkelgeschwindigkeit aufweist. Je nach Gestaltung von
Kurbel und Schwinge lässt
sich eine Getriebekonstellation entwickeln, die einerseits einen
langen kurzzeitigen Vorschub erzeugt und andererseits auf dem Rückhub des
Strangpresskolbens genügend
Zeit entwickelt, um die Befüllzeit
zu vergrößern.
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Im
Sinne des Anspruches 6 kann der Antrieb des Kurbeltriebes umkehrbar
ausgebildet sein, derart, dass eine Drehrichtung der Kurbel nur über 180° vorgegeben
ist und dass bei der Drehrichtungsumkehr in der rückwärtigen Endstellung
des Strangpresskolbens eine Verweilphase vorgesehen sein kann.
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Ein
anderer Gegenstand der Erfindung ist die Frage der Regelung des
Abstützdruckes
der beweglichen Wände
auf den gepressten Strang gemäß Anspruch
2. Auch hierzu bieten sich verschiedene Ausführungsvarianten an.
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Die
eine besteht darin, dass zur Regelung des Abstützdruckes eine das Antriebsmoment
des Kurbeltriebs messende und auswertende Anordnung zur Steuerung
des einzelnen Druckerzeugers für
die bewegliche Kanalwand vorgesehen ist.
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Eine
andere Möglichkeit
besteht darin, dass als Regelgröße zur Regelung
des Abstützdruckes
an den Kanalwänden
eine Messung der aktuellen Druckkraft des Strangpresskolbens sowie
eine Auswertung des gemessenen Wertes vorgesehen sind.
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Schließlich sieht
die Erfindung vor, dass als Regelgröße zur Regelung des Abstützdruckes
eine Waage als messende Anordnung zur Bestimmung des Gewichtes eines
oder mehrerer gepresster Strangpressteile vorgesehen ist, wobei
der Anpressdruck des einzelnen Druckerzeugers auf die bewegliche
Wand in Abhängigkeit
vom gemittelten aktuellen Gewicht des Endproduktes automatisch veränderbar ist.
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Diese
Aufzählung
von Möglichkeiten
zur Veränderung
der Druckeinwirkungen auf den Strang oder die Kanalwände ist
nicht abschließend.
Die Erfindung schließt
nicht aus, diese oder jene Ausführungsbeispiele
in den Schutzbereich der Erfindung einzubeziehen.
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Einzelheiten
der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch und beispielsweise
dargestellt. Es zeigen:
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1:
eine schematische Ansicht einer Exzenterstrangpresse,
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2:
ein Diagramm über
die Bewegungsphase eines Strangpresskolbens,
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3:
ein Diagramm über
eine erweiterte Bewegungsphase des Strangpresskolbens,
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4:
eine Seitenansicht eines Teiles des Heizkanals mit Druckerzeugern
für bewegliche
Kanalwände
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5:
einen schematischen Querschnitt durch den Heizkanal mit starren
und beweglichen Kanalwänden
und
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6:
ein Beispiel eines Schaltbildes für die Regelung des Abstützdruckes
der Kanalwände
in Abhängigkeit
von dem am Strangpresskolben wirksamen Strangpressdruck.
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Im
Beispiel der 1 ist ein Antriebsmotor (1)
in Verbindung mit einem Kurbeltrieb (2) dargestellt, dessen
Kurbel (3) über
eine Schwinge (4) einen linear hin und her bewegbaren Strangpresskolben
(5) antreibt. Dieser Strangpresskolben (5) ist
in einer Führung
(6) geführt,
die nach oben im Bereich eines Zuführschachtes (8) offen
ist. Ein Schließschieber
(9) bekannter Art schließt den Zuführschacht (8) nach unten
ab. Bei seiner Öffnungsstellung
lässt der Schließschieber
(9) das im Zuführschacht
(8) befindliche Kleinteilegemenge in den Füll- und
Pressraum (10) ab. An diesen schließt sich eine Rezipient (11) und
ein Heizkanal (12) bekannter Bauart an.
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Während ihrer
Drehbewegung treibt die Kurbel (3) über die Schwinge (4)
den Strangpresskolben (5) hin und her und verdichtet das
aus dem Zuführschacht
(8) in den Füll-
und Pressraum (10) eingeführte Gemenge und drückt es anschließend durch den
Rezipienten (11) und den Heizkanal (12).
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Wenn
man die Leistung einer solchen Strangpresse steigern will, muss
bei verkürzter
Taktzeit die Zeit, in der das Kleinteilgemenge durch den Zuführschacht
(8) in den Füll- und Pressraum (10) gelangen
kann, gleich bleiben oder verlängert
werden. Eine Erhöhung
der Drehzahl des Antriebsmotores ist dafür nicht geeignet, weil auf
dessen Kosten die Einfüllzeit
des Kleinteilgemenges leidet.
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Eine
der Möglichkeiten,
dieses Problem zu bewältigen,
ergibt sich aus dem Diagramm gemäß 2.
Dort ist an Hand der Kurbelbewegung (3) dargestellt, wie
der Winkelbereich (α)
der rückwärtigen Bewegung
des Verdichtungskolbens ein Maß für die Zeit
der Befüllung
des Füll-
und Pressraumes (10) ist. Man erkennt, dass ungefähr 120° der Bewegungsphase
für den
Strangpresskolben (5) benötigt werden, um die Befüllung durchzuführen.
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Wenn
man die Zeit zur Befüllung
des Füll- und
Pressraumes (10) verlängern
will, müsste
der Strangpresskolben (5) weiter in die Rücklage bewegt werden,
wie dies aus 3 hervorgeht.
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In
diesem Fall wird der Radius der Kurbel (3) vergrößert, so
dass sich ein vergrößerter Hub
des Strangpresskolbens (5) ergibt. Dieser Hub weist gemäß rückwärtiger Position
einen Leerhub (14) auf. Während dieser Zeit kann der
Füll- und Pressraum (10) über eine
längere
Zeit gefüllt
werden. Im übrigen vollführt der
Strangpresskolben eine Vorschubbewegung wie in 2,
indem er nur das im Füll- und Pressraum (10)
befindliche Gemenge verdichtet und dann über den Schub (16)
durch den Rezipienten (11) bzw. durch den Heizkanal (12)
fördert.
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Eine
andere Möglichkeit,
die Steuerung des Strangpresskolbens von der Sinuskurve abweichend zu
gestalten, besteht in der Anwendung eines Koppelgetriebes. Solche
Koppelgetriebe sind vorbekannt. Sie bestehen in der Regel aus Kurbel,
Koppel und Schwinge, wobei man durch einen geeigneten Koppelzirkel
ermitteln kann, welcher Punkt des Koppelgetriebes eine geeignete
Bewegungsbahn vollführt,
die dem Ziel der Erfindung entspricht.
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Da
solche Koppelgetriebe vorbekannt sind, bedarf es keiner geometrischen
Darstellung.
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In
den 4 und 5 sind Teilansicht sowie Teilquerschnitt
eines Heizkanales dargestellt, um die Lehre der Erfindung näher zu erläutern.
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Beim
Beispiel der 4 besitzt der Strangpresskolben
(5) eine Druckmesseinrichtung (19), welche den
Widerstand des Stranges beim Strangpressvorschub misst. Je größer dieser
Widerstand ist, desto geringer muss die Reibung an den Heizkanalwänden (12)
sein, um einen Stau zu vermeiden.
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Umgekehrt
ergibt eine Regelung, ausgehend von der Druckmesseinrichtung (19),
den Anpressdruck der Druckerzeuger (18) zu erhöhen, wenn
der Widerstand des Stranges beim Presshub nachlässt und damit die Rohdichte
des Stranges zu gering wird.
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Im
Beispiel der 4 sind einige Druckerzeuger
(18) dargestellt, die auf bewegliche Kanalwände (21)
gemäß 5 einwirken.
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Im
Beispiel der 5 ist ein Kanalquerschnitt durch
den Heizkanal (12) dargestellt, wobei zwei ortsfeste Kanalwände (20)
und jeweils gegenüber
zwei bewegliche Kanalwände
(21) vorgesehen sind, die durch Druckerzeuger (18)
wechselweise gegen den Strang angepresst werden können. Dadurch wird
nur der Druck auf die Kanalwände
(21) verändert,
aber praktisch kein Weg der Kanalwände (21) erzeugt.
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In
den Kanalwänden
(20,21) befinden sich Heizölkanäle (22) zur Beheizung
des dazwischen befindlichen Stranges.
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Das
Schaltbild gemäß 6 zeigt
beispielhaft, wie man den am Strangpresskolben (5) gemessenen
Strangpressdruck über
die Druckmesseinrichtung (19) zur Regelung des Abstützdruckes
der Druckerzeuger (18) für die beweglichen Kanalwände (21)
gemäß 5 verwenden
kann. Ein Zentralrechner (23) erhält Eingangssignale von den
Signalgebern (26,27,28) hinsichtlich
der Stellung des Strangpresskolbens (5) sowie den Signalgebern
(29,30) hinsichtlich der Stellung des Schließschiebers
(9) und der nicht dargestellten Säge. Anhand des gemessenen aktuellen
Strangpressdruckes wird im Zentralrechner (23) das Druckniveau
errechnet, auf welches das Druckregelventil (24) den Systemdruck aus
dem Netz der zentralen Hydraulikversorgung (25) an einer
bestimmten Stelle des Presszyklus absenkt. Der Zentralrechner verarbeitet
dazu ebenfalls alle Eingangssignale, z.B. der Stellungskontrolle
des Strangpresskolbens (5), des Schließschiebers (9) sowie
der Sägefunktionen.
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- 1
- Antriebsmotor
- 2
- Exzentertrieb
- 3
- Kurbel
- 4
- Schwinge
- 5
- Strangpresskolben
- 6
- Führung für den Strangpresskolben
- 7
- Ausschnitt
- 8
- Zuführschacht
- 9
- Schließschieber
- 10
- Füll- und
Pressraum
- 11
- Rezipient
- 12
- Heizkanal
- 13
- Schachtwand
- 14
- Leerhub
- 15
- Verdichtung
- 16
- Schub
- 17
- Endstellung
des Presskolbens
- 18
- Druckerzeuger
- 19
- Druckmesseinrichtung
- 20
- ortsfeste
Kanalwand
- 21
- bewegliche
Kanalwand
- 22
- Heizölkanal
- 23
- Zentralrechner
- 24
- Druckregelventil
- 25
- Hydraulikversorgung
- 26
- Signalgeber
der Stellungskontrolle des
-
- Strangpresskolbens
- 27
- Signalgeber
der Stellungskontrolle des
-
- Strangpresskolbens
- 28
- Signalgeber
der Stellungskontrolle des
-
- Strangpresskolbens
- 29
- Signalgeber
für die
Stellungskontrolle des
-
- Schließschiebers
- 30
- Signalgeber
für die
Stellungskontrolle der Säge