DE3814085A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung der verdichtung beim strang- und strangrohrpressen von kleinteilen, insbesondere holzkleinteilen, mit bindemitteln - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Verdichtung beim Strangrohrpressen von Klein­ teilen, insbesondere Holzkleinteilen, mit Bindemitteln, bei dem das verdichtete Gemenge aus Kleinteilen über einen Dorn in verdichtetem Zustand, aus der Preßdüse einer Strangrohr­ presse in einen beheizten Aushärtekanal geführt wird.

Mit DE-PS 25 35 989, DE-PS 29 32 406 und DE-PS 33 46 469 sind Strangpressen bekannt, die in der Praxis auch als Strang­ rohrpressen mit stehendem Dorn ausgeführt wurden.

Als Strangrohrpressen bezeichnet man im Pressenbau Strang­ pressen, die über einen oder mehrere Dorne Hohlstränge er­ zeugen. Als stehende Dorne sind Dorne definiert, die in Preß­ richtung feststehend und über die das Material in Gleitrei­ bung gepreßt wird.

Zur Verkürzung der Aushärtezeit bzw. der Erhöhung der Preß­ geschwindigkeit werden diese Dorne, sobald es ihr Querschnitt zuläßt, mit elektrischen Widerstandsheizungen versehen. Die Steuerung der Verdichtung erfolgt bei diesen Strangrohr­ pressen wie bei Strangpressen durch die Verringerung der Ab­ preßkraft von Spannelementen auf die Außenflächen des Stranges im Aushärtekanal. Es ist eine Steuerung mit zwei Drucken, einem niederen Druck beim Auspressen, dessen Höhe die Ver­ dichtung bestimmt, und einem höheren Druck während der rest­ lichen Taktzeit. Hierzu findet eine Vielzahl von Spannelemen­ ten, bei den ausgeführten Strangpressen Hydraulikzylinder, Verwendung, die von einer Pumpe mit Drucköl versorgt werden.

Durch die notwendigen vielen und langen Leitungen von der Pumpe zu den Hydraulikzylindern entstehen folgende Nach­ teile:

• - Das System reagiert relativ träge, bei Preßgeschwindigkei­ ten von mehr als, wie in DE-PS 29 32 406 als vorzugsweise angegeben 0,05 m/sec muß bereits bei Beginn des Preßhubes auf die niedrigere Druckstufe geschaltet werden damit beim Erreichen der endgültigen Verdichtung des neu zu bildenden Strangteiles der niedrigere Druck sich tat­ sächlich an allen Spannelementen eingestellt hat.
• - Je höher die Preßgeschwindigkeit wird, desto ungenauer arbeitet das System.
• - Durch die Vielzahl der Spannelemente bewirken bereits kleinste Veränderungen des niederen Druckes große Ver­ änderungen der Preßkraft des Strangpreßstempels, und da­ mit der Verdichtung, der Wichte und des spezifischen Ge­ wichtes des Stranges. Das System arbeitet damit ungenau.
• - Da der Strang je weniger er abgebunden hat, desto mehr federt, ist der Strang beim Verdichten des neu zu bilden­ den Strangteiles pulsierenden Druckstößen ausgesetzt, die die Leimruhe während des Abbindens empfindlich stören, die Verbindung der Teile des Gemenges verschlechtern und zu Rissen im Strang führen können, da bei hohen Geschwin­ digkeiten auch Zugspannungen auftreten können.
• - Bei Preßgeschwindigkeiten von mehr als ca. 0,9 m/sec ent­ stehen unkontrollierbare Preßdruckspitzen, da der Strang an seinem hinteren Ende schneller ausgepreßt wird als er an seinem vorderen Ende aus dem Aushärtekanal austreten kann.

Durch die Reibung zwischen Dorn und Strang verringert sich der Anteil der Reibung zwischen dem Strang und den Wänden des Aushärtekanals, die zur Steuerung der Wichte durch die Spannelemente erzeugt wird. Die Steuerungsmöglichkeit der Verdichtung wird also geringer je länger der Dorn ausgebil­ det wird. Bei längeren Dornen ist eine Steuerung der Ver­ dichtung also nur noch in einem sehr geringen Maß oder über­ haupt nicht mehr möglich. Dies bedingt, daß die Heizleistung von beheizten stehenden Dornen sehr gering ist und die Aushär­ tezeit nur geringfügig verkürzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren auf­ zuzeigen, bei dem es unter Vermeidung der genannten Nach­ teile möglich ist, Stränge aus Kleinteilen, insbesondere Holzkleinteilen, mit Bindemitteln mit großer Geschwindig­ keit, einer optimalen Verbindung der Teile des Gemenges unter­ einander und einer genau wählbaren, einstellbaren und wieder­ holbaren Verdichtung, Wichte und spezifischen Gewicht her­ zustellen.

Die Aufgabe der Erfindung wurde mit den Merkmalen von An­ spruch 1 gelöst.

Die Erfindung verwendet einen mitlaufenden Dorn, der eine derartige Länge aufweist, daß die Haftreibung zwischen ihm und dem Strang größer ist als die erforderliche Preßkraft zur Verdichtung des Gemenges, abzüglich der auf die Außen­ flächen des Stranges wirkenden Reibkräfte.

Als mitlaufende Dorne bezeichnet man im Pressenbau Dorne, die durch den Strangrohrpreßstempel hindurchgeführt werden, beim Auspressen mit dem Strang mitlaufen, und nach Ende des Preß­ hubes in ihre Ausgangsstellung zurückgezogen werden. Der mitlaufende Dorn ist erfindungsgemäß an einen Hydraulik­ zylinder befestigt, der durch ein Druckbegrenzungsventil, welches als Bremse wirkt, bis zu einem einstellbaren und sehr schnell veränderlichen Druck, den Dorn am Mitlaufen mit dem Strang hindert. Dieser Druck wird so gewählt und eingestellt, daß der Strangrohrpreßstempel den Verdich­ tungsdruck aufbauen kann. Ist der Verdichtungsdruck erreicht, ist das durch den Preßhub erzeugte neue Strangteilstück fer­ tiggestellt und wird mit dem gesamten Strang um seine eigene Länge ausgepreßt. Diesen Weg läuft der Dorn mit dem Strang mit.

Da die Haftreibung zwischen dem Strang und den Begrenzungs­ wänden der Preßdüse sowie dem Aushärtekanal größer ist als die Gleitreibung, wenn der Strang sich in Bewegung setzt und ausgepreßt wird, wird der Öldruck, der gegen das Druckbe­ grenzungsventil ansteht und den Dorn bremst, durch ein Ver­ stellen des Ventiles so erhöht, daß die Preßkraft gleich groß bleibt. Dies bewirkt, daß die Preßkraft genauestens wählbar, einstellbar und mit jedem Preßakt reproduzierbar ist. Auch wird die Kraft, welche zum Beschleunigen des Stranges aus seiner Ruhelage in seine Auspreßgeschwindigkeit notwendig ist, durch ein Verstellen des Druckbegrenzungsven­ tils so abgefangen, daß sich die Preßkraft nach Erreichen der endgültigen Verdichtung nicht mehr verändert.

Die Zeit und der Weg, den der Strangpreßstempel benötigt, um von der Preßgeschwindigkeit in seine vordere Endlage in Ruhestellung abgebremst zu werden, wird dadurch minimiert, daß man die den Dorn haltende Kraft erhöht. Dadurch ergibt sich der Vorteil einer Verkürzung der Preßhubzeit und eine Steigerung des Ausstoßes der Presse. Zugleich werden Druck­ spitzen in dem den Strangrohrpreßstempel antreibenden Zylinder beim Schalten von der Preßbewegung in die Ruhelage verhindert.

Hat der Strangrohrpreßstempel die vordere Endlage erreicht, und den Strang um die Länge des neu gebildeten Strangteiles ausgepreßt, bleibt er in dieser Stellung stehen und wird gegen ein Zurückschieben durch den Strang, vorzugsweise durch ein hydraulisches Sperrventil, gesichert. Der Dorn, der mit der Länge des neu gebildeten mit dem Strang mitgelaufen ist wird nun mit Überwindung der Haftreibung in seine Ausgangs­ lage zurückgezogen. Anschließend fährt der Strangrohrpreß­ stempel in seine Ausgangslage zurück.

Da der Strang auf den Dorn über dessen erfindungsgemäße große Länge, er kann bei entsprechenden Profilen sogar über das Ende des Aushärtekanals hinausragen, mit Haftreibung gespannt ist, kann er in seiner Länge im Dornbereich nicht federn. Dadurch kann in einem Zustand absoluter Ruhe abge­ bunden werden und es erfolgt eine optimale Verbindung der Teile des Gemenges. Im Bereich außerhalb des Dornes hat das Bindemittel bereits soweit abgebunden, daß die Leimruhe trotz der Preßakte erhalten bleibt.

Daraus ergibt sich auch der ganz besondere Vorteil der Er­ findung in Bezug auf die mögliche sehr große Geschwindigkeit des Strangrohrpreßstempels. Da der Strang beim Auspressen nicht in seiner Länge federt, kann die Preßgeschwindigkeit bis 15 m/sec betragen. Bei auf besonders große Geschwindig­ keiten optimierten Preßzylindern sind auch noch höhere Preß­ geschwindigkeiten zu erreichen. Dies stellt ein Vielfaches der in DE-PS 29 35 406 als vorzugsweise genannten Preßge­ schwindigkeit dar.

Ebenfalls bedingt durch die Länge des Dornes weist die Erfin­ dung einen weiteren bedeutenden Vorteil auf. Wird der Dorn, was ab einem bestimmten Querschnitt möglich ist, beheizt, beispielsweise durch Wärmeträgeröl, kann er einen bedeutenden Teil der zum Abbinden des Bindemittels benötigten Wärmeener­ gie übertragen.

Als Wärmeträgermedium im Strang dient die Feuchte des Ge­ menges und die Flüssigkeit des Bindemittels, welche beim Aus­ härten von der Wärmequelle her verdampfen. Da das trockene Gemenge eine starke Barriere gegen den Wärmedurchtritt bildet, wird die Aushärtung mit zunehmendem Querschnitt des Stranges überproportional immer langwieriger. Die Wäremezufuhr über den Dorn stellt damit quasi eine Beheizung von zwei Seiten dar und kann bei entsprechendem Profil des Stranges die Aushärte­ zeit des Bindemittels um 30 bis 60% verringern. Entsprechend kürzer kann der im Gegensatz zum Dorn sehr viel aufwendigere Aushärtekanal gefertigt werden. Dies ergibt neben der gerin­ geren Baukosten auch eine bedeutende Verringerung des Flächen­ bedarfes der Strangrohrpreßanlage.

Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die Verwendung eines einzelnen Dornes, es können vielmehr beliebig viele Dorne verschiedener Größe und mit unterschied­ lichem Profil verwendet werden. Dabei muß allerdings die Sum­ me der Reibung zwischen den Dornen und dem Strang der Reibung entsprechen, wie sie für den einzelnen Dorn beschrieben ist. Ebenso kann das Profil der oder des Dornes zur Erhöhung der Reibung oder zu deren Verringerung in der Länge gleich groß, ganz oder teilweise stufenförmig oder dergestalt ausgebildet werden, daß es sich entlang von nicht geraden Linien ändert. Genauso ist der Einsatz von unterschiedlich langen Dornen erfindungsgemäß möglich und bei verschiedenen Profilen vor­ teilhaft.

Einzelheiten sind in den Zeichnungen schematisch und bei­ spielsweise dargestellt. Es zeigen;

Fig. 1 Einen schematischen Längsschnitt durch eine Strang­ rohrpreßvorrichtung nach der Linie I-I gem. Fig. 1.

Fig. 2 Einen Querschnitt nach der Linie II-II gem. Fig. 1.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird ein Palettenklotz­ profil mit zwei Hohlräumen erzeugt. An die Traverse 1 des Füll- und Preßraumes 2 mit der Preßdüse 3 an die sich der Aushärtekanal 4 anschließt, sind zwei Preßzylinder 5, 5′ mit ihren Kolbenstangen 6, 6′ angehängt. Der Strangrohrpreß­ stempel 7 ist über die Zylindertraverse 8 mit den Preßzylin­ dern 5, 5′ verbunden. Beim Preßhub verdichtet der Strang­ rohrpreßstempel 7, angetrieben durch die Preßzylinder 5 das Gemenge im Füll- und Preßraum 2 und preßt es um die Länge des mit dem Preßhub erzeugten Strangteiles mit dem bereits in den vorhergehenden Hüben erzeugten Strang 9 in den Aus­ härtekanal 4 aus. Der Strangrohrpreßstempel 7 läuft dabei über die Dorne 10, 10′, welche über eine Dorntraverse mit dem Dornhaltezylinder 12 in Preßrichtung beweglich ge­ führt sind.

Hat der Strangrohrpreßstempel 7 das Gemenge im Füll- und Preßraum 2 auf seine endgültige Verdichtung verpreßt laufen die Dorne 10, 10′ in Preßrichtung mit. Die höhe der Ver­ dichtung wird über den Druck im Dornhaltezylinder 12 bestimmt, der durch ein an den Zylinder angebautes, oder mit Leitungen angeschlossenes Druckbegrenzungsventil in der Größe genau­ estens wählbar, einstellbar und mit jedem Takt reproduzierbar ist. Erreicht der Strangrohrpreßstempel 7 seine vordere End­ lage, bleibt er stehen und wird gegen ein Zurückschieben durch den Strang 9 mit einem hydraulischen Sperrventil, das an die Preßzylinder 5, 5′ angeschlossen ist, abgesichert. Die Dorne 10, 10′, die mit der Länge des neu gebildeten Strangteiles mitgelaufen sind, werden durch den Dornhalte­ zylinder 12 in ihre Ausgangsstellung zurückgezogen. An­ schließend fährt der Strangrohrpreßstempel 7 in seine Aus­ gangsstellung zurück.

In Fig. 2 ist das Profil des Stranges 9 dargestellt, das durch die Begrenzungswände 13 und den Schließschieber 14 und die Dorne 10, 10′ gebildet wird. Der Schließschieber 14 wird durch einen Hubgeber 15 hin und her bewegt und ermöglicht mit seiner Durchtrittsöffnung 16, daß das Gemenge aus dem Einfüllschacht 17 in den Füll- und Preßraum 2 im freien Fall fällt.

Stückliste

 1 Traverse
 2 Füll- und Preßraum
 3 Preßdüse
 4 Aushärtekanal
 5, 5′ Preßzylinder
 6, 6′ Kolbenstangen
 7 Strangrohrpreßstempel
 8 Zylindertraverse
 9 Strang
10; 10′ Dorn
11 Dorntraverse
12 Dornhaltezylinder
13 Begrenzungswände
14 Schließschieber
15 Hubgeber
16 Durchtrittsöffnung
17 Einfüllschacht

Claims (15)

1. Verfahren zur Steuerung der Verdichtung beim Strangrohr­ pressen von Kleinteilen, insbesondere Holzkleinteilen, mit Bindemitteln, bei dem das verdichtete Preßgut über einen Dorn aus der Preßdüse einer Strangrohrpresse in einen Aus­ härtekanal geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der den Hohlraum des Stranges bildende Dorn (10) in Preßrichtung beweglich gelagert ist, und während des Preßhubes bis zum Erreichen der endgültigen Verdichtung durch eine einstellbare und während des Preßhubes veränderliche Kraft, in seiner hinteren Endstellung gehalten wird, und während des Aus­ pressens des neu gebildeten Strangteiles mit dem Strang mitläuft, wobei das Maß der Verdichtung durch die Größe und Richtung der den Dorn haltenden Kraft bestimmt wird, und der Dorn nach dem Auspressen in seine Ausgangsstellung zurückgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Dorn haltende Kraft nach Erreichen der endgültigen Verdichtung so verändert wird, daß trotz der Änderung der Reibung zwischen dem Strang und den Wänden der Preßdüse (3) und des Aushärtekanals (4) durch den Übergang von der Haft- in die Gleitreibung die Preßkraft des Preßstempels gleich groß bleibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Beschleunigung des Stranges notwendige Energie die Preßkraft des Strangrohrpreßstempels (7) dadurch nicht ver­ ändert wird, da die den Dorn (10) haltende Kraft entsprechend verändert wird.

4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn in einer der­ artigen Länge ausgebildet ist, daß die Haftreibung zwischen Dorn und Strang größer ist als die Preßkraft abzüglich der auf die Außenflächen des Stranges wirkenden Reibkräfte.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn beheizbar ist und durch seine Länge bedingt einen wesentlichen Anteil der Aushärteenergie in den Strang über­ trägt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die zur Aushärtung notwendige Verweilzeit des Stranges im Aushärtekanal durch die Heizung und die Länge des Dornes wesentlich, je nach Strangprofil 30 bis 60%, verkürzt und der teuere Aushärtekanal entsprechend kosten­ günstiger gefertigt werden kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strang durch die Haftreibung so auf den Dorn ge­ spannt ist, daß der Strang nicht federn kann und so das Bindemittel im Zustand besonderer Ruhe abbinden kann.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, 5 und folgenden, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Bindemittel im Bereich außerhalb des Dornes bereits soweit abgebunden hat, daß die Leimruhe trotz der Preßakte erhalten bleibt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn über das Ende des Aushärtekanales hinausragen kann.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strangrohrpreßstempel des Strang während des Zurück­ ziehens des Dornes in seine Ausgangsstellung gegen die Preß­ richtung abstützt und eine Bewegung des Stranges nach hinten verhindert.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Dorn haltende Kraft vorzugsweise hydraulisch er­ zeugt wird, und während des Preßhubes so schnell veränder­ lich ist, daß die Preßgeschwindigkeit des Strangrohrpreß­ stempels 2 bis 15 m/sec betragen kann.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsweg und die Bremszeit des Strangrohrpreßstempels beim Bremsen in die vordere Endstellung bei Ende des Preßhu­ bes durch Änderung der den Dorn haltenden Kraft minimiert werden kann.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn zur Erhöhung oder Verringerung der Reibung zwischen Dorn und Strang in der Länge gleich groß, ganz oder teil­ weise konisch oder stufenförmig oder dergestalt ausgebildet werden kann, daß sich das Profil in nicht geraden Außenlienien ändert.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeich­ net, daß statt eines Dornes zwei oder mehrere Dorne die Hohlräume im Profil bilden.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Dorne einen unterschiedlichen Querschnitt und eine unterschiedliche Länge aufweisen können.