DE69829318T2

DE69829318T2 - Hydraulisches system für eine presse

Info

Publication number: DE69829318T2
Application number: DE69829318T
Authority: DE
Inventors: Fredrik Almberg; Lars-Otto Sislegard
Original assignee: Valmet Fibertech AB
Current assignee: Valmet AB
Priority date: 1997-04-08
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2018-04-01
Also published as: EP1062086A1; DE69829318D1; SE9701289L; BR9807943A; CA2284891C; AU7089098A; EP1062086B1; SE9701289D0; SE509100C2; WO1998045109A1; US6732520B1; CA2284891A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Hydrauliksystem für eine Presse, welche einen Pressenstößel, zumindest einen Haupt-Presszylinder mit einer Primärseite zum Erzeugen von Pressdruckkraft und eine Einrichtung zum Zurückführen des Pressenstößels umfasst.
Hydrauliksysteme für eine Presse, beispielsweise eine Ballenpresse, umfassen heute Pumpen, Ventile, zumindest einen Zylinder, einen Pressenstößel und einen Tank für das Hydraulikmedium, welches üblicherweise Öl ist. Die unterschiedlichen Teile sind durch Schläuche und Leitungen miteinander verbunden, um die gewünschte Funktion bereitzustellen.
Der Tank ist üblicherweise oberhalb des Haupt-Presszylinders angeordnet, welcher seinerseits an einem Pressenstößel angefügt ist. An den Pressenstößel ist ebenfalls eine Einrichtung zum Zurückführen des Pressenstößels angefügt. Die zurückführende Einrichtung kann beispielsweise zumindest ein separater Rückführzylinder sein, welcher alternativ in dem Haupt-Presszylinder angeordnet ist, welcher dadurch doppelt wirkend ist.
Das Öl strömt aus dem Tank über zumindest ein Ventil, zum schnellen Füllen, in die Primärseite des Haupt-Presszylinders, während der Pressenstößel zu dem zu pressenden Objekt, beispielsweise einem Pulpenballen, gesenkt wird.
Der Pressenstößel erzeugt einen allmählich ansteigenden Druck gegen das Objekt. Um eine letztendliche Pressdruckkraft zu erzeugen, wird Öl von dem Tank in die Primärseite des Haupt-Presszylinders gepumpt.
Wenn der Pressenstößel zurückkehrt, wird das Öl von der Primärseite des Haupt-Presszylinders zurück zu dem Tank gepresst.
Wenn das Öl unter Druck gesetzt wird, kann Luft in dem Öl gelöst werden. Wenn anschließend der Druck sinkt, wird Luft freigesetzt. Die Luft in dem Öl hat eine negative Wirkung auf das hydraulische System. Um für die Luft eine Möglichkeit zum Diffundieren aus dem Öl bereitzustellen, ist ein großes Volumen von Öl in dem Tank. Das Ölvolumen in dem Tank ist üblicherweise auf das Dreifache der Pumpenströmung pro Minute dimensioniert. Das große Ölvolumen soll dem Öl eine derartige Verbleibzeit und eine derartige zu der Atmosphäre exponierte Oberfläche geben, dass Luft aus dem Öl diffundieren kann.
Eine andere Aufgabe des Tanks ist es, Variationen in dem Ölniveau während den Bewegungen des Pressenstößels aufzunehmen.
Um ein Druckgleichgewicht in dem Tank bei schnellen Niveau-Variationen zu erhalten, ist der Tank über einen Filter mit der Atmosphäre verbunden. Große Luftvolumina treten durch die Filter. Der Filter ist dichtmaschig, um Partikel aus der Luft daran zu hindern, entlang des Tanks nachzufolgen und das Öl zu kontaminieren. Der Filter muss deshalb eine hohe Strömungskapazität haben, da Druckvariationen in dem Tank nicht zugelassen werden sollen, wenn sich das Ölniveau schnell ändert.
Der derzeitige Stand der Technik weist das Problem auf, dass Hydrolyse eine Zersetzung von Dichtungen bewirkt. Die durch den Luftfilter durchtretende Luft trägt Feuchtigkeit mit sich, welche durch das Öl absorbiert wird. Die Feuchtigkeit bewirkt Hydrolysebeschädigungen auf den Dichtungen.
Obwohl der Tank groß ist und viel Öl enthält, liegt immer eine bestimmte Menge von Luft in dem Öl vor. Deshalb können Kavitationsprobleme unter anderem (a.o.) in Pumpen und Zylindern auftreten.
Ein anderes Problem ist, dass Öl durch Oxidation zerfällt. Der das Öl oxidierende Sauerstoff stammt sowohl von der Feuchtigkeit als auch von der Luft in dem Öl.
Der Luftfilter als solcher bewirkt ebenfalls Probleme. Da dieser dichtmaschig sein muss, verstopft dieser leicht.
Der große Tank, welcher oberhalb des Haupt-Presszylinders angeordnet sein muss, so dass Öl in die Primärseite desselben strömen kann, bringt einen hohen Aufbau mit sich.
Ein Hydrauliksystem für eine Presse mit einem Hauptzylinder mit einer Primärseite und einer Einrichtung zum Zurückführen des Pressenstößels, welches des Weiteren einen Druckverstärker umfasst, ist aus dem Dokument US-A-4 924 671 bekannt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Probleme dadurch gelöst, dass ein Strömungsverstärker, welcher gegenphasig zu dem Haupt-Presszylinder arbeitet, in dem Hydrauliksystem vorgesehen ist.
Infolge des Strömungsverstärkers kann der Tank, welcher gemäß bekannter Technik oberhalb des Haupt-Presszylinders angeordnet ist, eliminiert werden.
Während des Senkens des Pressenstößels wird das Öl aus der Einrichtung zum Zurückführen des Pressenstößels, beispielsweise den Rückführzylindern, zu dem Strömungsverstärker gepresst, welcher das Öl in die Primärseite des Haupt-Presszylinders presst. Das Eigengewicht des Pressenstößels kann dadurch zur Verstärkung des Füllens auf der Sekundärseite des Haupt-Presszylinders verwendet werden, was gemäß dem bekannten Stand der Technik nicht möglich ist.
Der Strömungsverstärker bringt mit sich, dass schnelle Variationen in dem Ölniveau, beispielsweise in einem Tank, vermieden werden. Die schnellen Niveau-Variationen können darin resultieren, dass Luft und Partikel aus der Luft in das Öl gelangen können.
Zumindest der Teil zwischen dem Strömungsverstärker und der Primärseite des Haupt-Presszylinders ist geschlossen. Da die Zufuhr des Öls zu der Primärseite des Haupt-Presszylinders dadurch unter Druck stattfindet, kann eine höhere Strömungsrate und eine kleinere Ventilgröße als bei dem bekannten Stand der Technik erzielt werden.
Gemäß einer Variante der Erfindung ist im Wesentlichen das gesamte hydraulische System geschlossen. Notwendige Pumpen werden von dem geschlossenen Teil des Hydrauliksystems beliefert. Als ein Ergebnis davon ist nur ein kleiner Tank zur Kompensation von Wärmeexpansion und ausgetretenem Öl erforderlich. Die gesamte Ölmenge in dem System kann beispielsweise auf ein Drittel des bei bekannter Technik erforderlichen Ölvolumens reduziert werden.
Wenn Pumpen von dem geschlossenen Teil des Hydrauliksystems beliefert werden, kann das Öl entlüftet und entfeuchtet werden, während im Wesentlichen keine neue Luft und Feuchtigkeit dem Öl zugeführt werden.
Die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung sind aus den beiliegenden Ansprüchen ersichtlich.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitenden 1 und 2 genauer beschrieben, welche zwei Ausführungsformen darstellen, welche für Pulpenballenpressen verwendet werden.
1 zeigt ein hydraulisches System für eine Presse, welche einen Haupt-Presszylinder 1 mit einer Primärseite 21, einen Pressenstößel 2, ein Ventil 3 und eine Einrichtung zum Zurückführen des Pressenstößels umfasst, wobei die zurückführende Einrichtung in zumindest einem separaten Rückführzylinder 4 angeordnet ist. Die Rückführzylinder umfassen jeweils einen doppelt wirkenden Kolben 5 mit einem großen aktiven Kolbenbereich, welcher auf die Primärseite 6 der Rückführzylinder wirkt, und einen kleinen aktiven Kolbenbereich, welcher auf die Sekundärseite 7 der Rückführzylinder wirkt. Das hydraulische System umfasst ferner einen Strömungsverstärker 8 mit einer Kolbenanordnung 9, beispielsweise einem doppelt wirkenden Kolben oder zwei verbundene Kolben, welche einen großen aktiven Kolbenbereich, welcher auf die Primärseite 10 des Strömungsverstärkers wirkt, und einen kleinen Kolbenbereich, welcher auf die Sekundärseite 11 des Strömungsverstärkers wirkt, umfassen. Der große Kolbenbereich soll zumindest 10-mal und vorzugsweise 20- bis 30-mal größer als der kleine Kolbenbereich sein. Eine Hauptpumpe 12 zum Pumpen von Hydraulikmedium, vorzugsweise Öl, zumindest eine Pumpe 13 zum Aufrechterhalten von Überdruck, Zurückführen von Öl und Ersetzen von möglicherweise ausgetretenem Öl, und ein Wasser- und Luftabscheider 14, welcher auf einen atmosphärischen Tank 15 zu arbeitet, sind zusätzlich zu Leitungen 16, 17, 18, 19 und 20 vorgesehen, welche die verschiedenen Komponenten direkt oder über eine Ventilplatte 24 verbinden.
2 zeigt ein hydraulisches System für eine Presse, bei welchem anders als bei der in 1 gezeigten Ausführungsform, die Rückführeinrichtung in dem Haupt-Presszylinder 1 angeordnet ist, welcher doppelt wirkend ist und einen großen aktiven Kolbenbereich umfasst, welcher auf die Primärseite 21 wirkt, und einen kleinen aktiven Kolbenbereich, welcher auf die Sekundärseite 22 wirkt, umfasst. Es gibt ferner eine Leitung 23, welche über die Ventilplatte 24 und die Leitung 16 die Sekundärseite 22 des Haupt-Presszylinders mit der Sekundärseite 11 des Strömungsverstärkers verbindet.
Der Pressenstößel 2 in dem Hydrauliksystem gemäß 1 wird zu dem zu pressenden Objekt, beispielsweise einem Pulpenballen, gesenkt, indem das Hydraulikmedium über die Leitung 17 in die Primärseite 6 der Rückführzylinder gepumpt wird, während das Hydraulikmedium über die Leitung 16 und die Ventilplatte 24 mittels der durch die Kolben 5 der Rückführzylinder übertragenen Kraft in die Sekundärseite 11 des Strömungsverstärkers gepresst wird. Der Pressenstößel 2 trägt zu dieser Kraft durch sein Eigengewicht bei.
Die auf die Sekundärseite 11 des Strömungsverstärkers wirkende Kraft wird über die Kolbenanordnung 9 des Strömungsverstärkers zu der Primärseite 10 übertra gen. Das Hydraulikmedium wird über die Leitung 19 und das Ventil 3 von der Primärseite 10 des Strömungsverstärkers in die Primärseite 21 des Haupt-Presszylinders hinein gepresst.
Um sicherzustellen, dass die Primärseite 21 des Haupt-Presszylinders nicht ohne Hydraulikmedium ist, soll das gesamte Hubvolumen der Rückführzylinder auf der Sekundärseite 7 größer als das Hubvolumen des Strömungsverstärkers auf der Sekundärseite 11 sein.
Wenn die Rückführzylinder 4 den Pressenstößel 2 nicht weiter zu dem Pulpenballen hin senken können, d.h. wenn ein vorbestimmter Maximaldruck in der Primärseite 6 der Rückführzylinder erzielt wurde, wird das Ventil 3 geschlossen und das Hydraulikmedium wird in die Primärseite 21 des Haupt-Presszylinders über die Leitung 18 gepumpt, während gleichzeitig das Hydraulikmedium fortgesetzt in die Primärseite 6 der Rückführzylinder über die Leitung 17 gepumpt wird.
Wenn der Pressenstößel 2 zu heben ist, wird das Hydraulikmedium über die Leitung 16 in die Sekundärseite 7 des Rückführzylinders gepumpt. Das Öl in der Primärseite 6 der Rückführzylinder wird dadurch durch die Kolben 5 der Rückführzylinder über die Leitung 17, die Ventilplatte 24 und die Leitungen 20 und 19 zu der Primärseite 10 des Strömungsverstärkers gepresst.
Das Hydraulikmedium in der Primärseite 21 des Haupt-Presszylinders wird, während der Pressenstößel 2 angehoben wird, über das Ventil 3 und die Leitung 19 zu der Primärseite 10 des Strömungsverstärkers gepresst.
Wenn der Pressenstößel 2 in dem Hydrauliksystem gemäß 2 zu dem zu pressenden Objekt gesenkt wird, beispielsweise einem Pulpenballen, veranlasst das Eigengewicht des Pressenstößels über die durch die kleinen Kolbenbereiche des Hydraulikzylinders übertragene Kraft einen Druck auf der Sekundärseite 22 des Haupt-Presszylinders. Das Hydraulikmedium in der Sekundärseite des Haupt- Presszylinders wird dadurch über die Leitung 23, die Ventilplatte 24 und die Leitung 16 in die Sekundärseite 11 des Strömungsverstärkers gepresst.
Die auf die Sekundärseite 11 des Strömungsverstärkers wirkende Kraft wird durch die Kolbenanordnung 9 des Strömungsverstärkers zu der Primärseite 10 übertragen. Das Hydraulikmedium wird über die Leitung 19 und das Ventil 3 von der Primärseite 10 des Strömungsverstärkers in die Primärseite 21 des Haupt-Presszylinders gepresst.
Um sicherzustellen, dass die Primärseite 21 des Haupt-Presszylinders nicht ohne Hydraulikmedium ist, soll das Hubvolumen des Haupt-Presszylinders auf der Sekundärseite 22 größer als das Hubvolumen des Strömungsverstärkers auf der Sekundärseite 11 sein.
Wenn das Eigengewicht des Pressenstößels den Pressenstößel 2 nicht weiter zu dem Pulpenballen hin senken kann, d.h. wenn ein vorbestimmter Maximaldruck in der Sekundärseite 22 des Haupt-Presszylinders erzielt wurde, wird das Ventil 3 geschlossen und das Hydraulikmedium wird in die Primärseite 21 des Haupt-Presszylinders über die Leitung 18 gepumpt.
Wenn der Pressenstößel 2 anzuheben ist, wird das Hydraulikmedium über die Leitung 23 in die Sekundärseite 22 des Haupt-Presszylinders gepumpt.
Das Hydraulikmedium in der Primärseite 21 des Haupt-Presszylinders wird, während der Pressenstößel 2 angehoben wird, über das Ventil 3 und die Leitung 19 zu der Primärseite 10 des Strömungsverstärkers gepresst.
Für beide in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen gilt, dass ein Teil des Hydraulikmediums über den Wasser- und Luftabscheider 14 zum Abscheiden von Luft und Wasser geleitet wird, um sicherzustellen, dass im Wesentlichen keine Feuchtigkeit und keine Luft in dem Hydraulikmedium zu finden ist.
Wenn der Wasser- und Luftabscheider 14 gegen Atmosphärendruck arbeitet, ist der Abscheider 14 an dem atmosphärischen Tank 15 angeschlossen, von welchem die Pumpe 13 das Hydraulikmedium, welches im Wesentlichen frei von Wasser und Luft ist, zu dem Hydrauliksystem pumpt.
Bei den gezeigten Varianten der Erfindung ist im Wesentlichen das gesamte Hydrauliksystem geschlossen und unter Druck gesetzt.
Bei einer Variante der Erfindung ist nur ein Teil zwischen dem Strömungsverstärker 8 und der Primärseite 21 des Haupt-Presszylinders geschlossen.
Erforderliche Pumpen werden bei dieser Variante von einem atmosphärischen Tank versorgt.
Zum Aufrechterhalten des Drucks in dem geschlossenen Teil des Systems ist die Pumpe 13 an der Sekundärseite 11 des Strömungsverstärkers angeschlossen.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb des Bereichs der Ansprüche unter Bezugnahme auf die Beschreibung und Zeichnungen variiert werden.

Claims

Hydraulisches System für eine Presse umfassend einen Pressenstößel (2), zumindest einen Haupt-Presszylinder (1) mit einer primären Seite (21) zum Erzeugen von Pressdruckkraft und eine Einrichtung zum Zurückführen des Pressenstößels, mit zumindest einem Strömungsverstärker (8) mit einer primären und einer sekundären Seite (10, 11) umfassend eine Kolbenanordnung (9) mit einer großen aktiven Kolbenfläche, welche auf die primäre Seite (10) des Strömungsverstärkers wirkt, und einer kleinen aktiven Kolbenfläche, welche auf die sekundäre Seite (11) des Strömungsverstärkers wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die primäre Seite (10) des Strömungsverstärkers an die primäre Seite (21) des Haupt-Presszylinders angeschlossen ist, und die sekundäre Seite (11) des Strömungsverstärkers an die zurückführende Einrichtung angeschlossen ist, und dass zumindest der Teil zwischen der primären Seite (10) des Strömungsverstärkers und der primären Seite (21) des Haupt-Presszylinders geschlossen ist.
Hydraulisches System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte hydraulische System geschlossen ist.
Hydraulisches System gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte Hubvolumen in der zurückführenden Einrichtung größer als das Hubvolumen auf der sekundären Seite (11) des Strömungsverstärkers ist.
Hydraulisches System gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pumpe (13) an die sekundäre Seite (11) des Strömungsverstärkers zur Aufrechterhaltung von Überdruck angeschlossen ist.
Hydraulisches System gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Wasser- und Luftabscheider (14) zum Abscheiden von Wasser und Luft aus dem hydraulischen Medium in dem hydraulischen System vorgesehen ist.