WO2006050852A1 - Strangpressverfahren und strangpresse für pflanzliche kleinteile - Google Patents

Strangpressverfahren und strangpresse für pflanzliche kleinteile Download PDF

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WO2006050852A1
WO2006050852A1 PCT/EP2005/011763 EP2005011763W WO2006050852A1 WO 2006050852 A1 WO2006050852 A1 WO 2006050852A1 EP 2005011763 W EP2005011763 W EP 2005011763W WO 2006050852 A1 WO2006050852 A1 WO 2006050852A1
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WO
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filling
extrusion piston
extruder
piston
eccentric drive
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/011763
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English (en)
French (fr)
Inventor
Wilhelm Nagl
Original Assignee
Anton Heggenstaller Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anton Heggenstaller Ag filed Critical Anton Heggenstaller Ag
Publication of WO2006050852A1 publication Critical patent/WO2006050852A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/08—Moulding or pressing
    • B27N3/28—Moulding or pressing characterised by using extrusion presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/22—Extrusion presses; Dies therefor
    • B30B11/26—Extrusion presses; Dies therefor using press rams

Definitions

  • the invention relates to an extrusion process and an extruder for possibly mixed with binder vegetable small parts, such as wood, according to the preamble of the method and device main claim.
  • such an extruder consists of a feed chute, a filling and pressing chamber, a recipient with a subsequent curing section and a uniformly rotating
  • Eccentric which moves an extrusion piston cyclically linearly back and forth. This extruder is limited in performance.
  • the eccentric drive had the unfavorable effect of suddenly expressing extruded parts at an increased speed because of occurring jams, because a control of the frictional resistance on the strand was not provided. There was therefore accident-prone congestion.
  • the sub-problem of accident-prone congestion could be solved with an embodiment of the curing line according to DE 25 35 989 Al.
  • These pressure generators have the purpose of reducing the frictional resistance of the heating channel walls relative to the strand during the pressing stroke of the extrusion piston.
  • Such a measure has various implications. First, it prevents that an excessive congestion of the strand in the hardening channel can occur, resulting in the blocking of the drive of the
  • the performance of such a system is determined by the efficiency of the filling and the stroke rate of the working strokes. From these, the average feed (meters per minute) of the press is calculated. The feed is limited by the reaction rate of the glue system used at a given temperature level and by the finite length of the heating passage.
  • a striking and virtually immutable size for determining the efficiency of the extruder is the time required for a mixture of vegetable small parts mixed with binder in order to get out of the feed chute into the filling and pressing chamber of the extruder. Mechanical conveyors for this small parts batch have not significantly contributed to increasing the filling time.
  • the invention is therefore based on the object, the
  • the invention solves this problem with the features in the method and device main claim.
  • the claimed solution turns away from the hydraulic drives of ram extruders and returns to eccentric drives. These have significant advantages over hydraulic drives in terms of energy savings and reduced due to elimination of the hydraulic maintenance and cooling costs. In addition, lower operating costs result. Also required for an eccentric drive and electrical power connections are much lower than in hydraulic drives. In eccentric drives with electric motors can also save energy by the possibility of a power feed back to the grid during braking.
  • the performance problem of the prior art piston extruder with eccentric drive is due to the filling.
  • the filling can only begin with the backward movement of the extrusion piston, wherein the filling and pressing space is gradually released.
  • the filling should be completed when the extrusion piston has reached the rear end of the filling and pressing space and starts again with the forward movement.
  • the filling and pressing space is thus fully open only for a short time to fill, with also inertia of vegetable small parts unfavorable effect.
  • the claimed extrusion technique allows for a piston extruder with a rotating eccentric drive performance by improved filling by each cycle or cycle, the proportion of filling time of the filling and pressing space is extended to the cycle time or cycle time.
  • the filling time is extended in relation to previously known piston extruders with eccentric and amount.
  • the tact time does not need to be extended for this purpose.
  • the increase in performance can be achieved in various ways.
  • the movement phases of the movable drive and / or gear parts of the extruder can be changed in favor of the filling time of small parts batch.
  • a deviating from the sinusoid movement change of a crank mechanism can be generated, so that each cycle the filling time of the filling and pressing space is extended. This can be done by braking the crank mechanism in the area of the rear dead center.
  • the return movement time of the extrusion piston can be shortened and the Dwell phase of the extrusion piston can be increased in the retracted area.
  • control of the extrusion piston is designed so that at a given cycle time, the dwell phase of the extrusion piston in the rear end position at the expense of pros and
  • You can z. B. use a frequency control of the electric motor for the crank mechanism to make the angular velocity of the crank inconstant, which means that the Crank in the range of the rear end position of the extrusion piston rotates slower than in the other phases of the backward and forward movement.
  • the extrusion piston can also temporarily stop in the region of its rear end position. In both cases, more time is gained for the filling of the filling and pressing space, without reducing the performance of the system.
  • the crank has a constant angular velocity.
  • a gear constellation can be developed which, on the one hand, generates a long, short-term feed and, on the other hand, develops enough time on the return stroke of the extruder piston to increase the filling time.
  • the drive of the crank mechanism can be designed to be reversible, such that a direction of rotation of the crank is specified only over 180 ° and that when the direction of rotation reversal in the rear end position of the extrusion piston a dwell phase can be provided.
  • Another possibility is that a measurement of the current pressure force of the extrusion piston and an evaluation of the measured value are provided as a controlled variable for controlling the Abstützbuches on the channel walls.
  • a scale is provided as a controlled arrangement for determining the weight of one or more pressed extruded parts as a control variable for controlling the support pressure, wherein the contact pressure of the individual pressure generator on the movable wall in dependence on the averaged current weight of the final product is automatically changed ,
  • Figure 1 a schematic view of a
  • FIG. 2 a diagram of the movement phase of a
  • Figure 3 a diagram of an extended
  • Figure 4 a side view of a portion of the heating channel with pressure generators for movable channel walls
  • FIG. 5 shows a schematic cross section through the heating channel with rigid and movable channel walls
  • Figure 6 an example of a circuit diagram for the
  • Figure 7 another diagram for a crank mechanism and the movement phases of the extrusion piston in conjunction with a control of the closing slide.
  • an extruder (31) in the form of a ram extruder in a horizontal arrangement is shown schematically.
  • the substantially horizontally oriented extrusion piston (5) is cyclically moved forward and backward by a rotating eccentric drive (34).
  • a rotating eccentric drive (34) In the ram extruder (31) Vegetable small parts (32), such as wood chips or the like., Pressed into a strand.
  • the small vegetable parts (32) can be mixed with a binder.
  • the binder can alternatively be dispensed with.
  • the eccentric drive (34) can be designed in various ways. Preferably, it is a push-crank drive. In the various variants of the eccentric drive (34) each have a motor (1), which is preferably designed as a controllable electric motor. For example, it is an AC motor or three-phase motor with a frequency control, via which the rotational speed of the motor in the desired manner and at the desired locations can be changed. For example, the engine speed in braking phases can be reduced by a third or half. In these braking phases, the electrical energy generated during braking can be fed back into the network.
  • the drive motor (1) is connected via an upstream reduction gear (35) and possibly a transmission (36), e.g. a squat chain drive connected to a crank drive (2).
  • FIG. 1 shows the drive motor (1) in connection with the crank mechanism (2), the crank (3) of which is articulated via a crank arm (3 ? ) Or a connecting rod
  • the extrusion piston (5) drives.
  • the extrusion piston (5) is guided in a guide (6) of the press frame, which is open at the top in the region of a feed chute (8).
  • a closing slide (9) of known design closes the feed chute (8) downwards. In its open position, the closing slide (9) leaves the small part quantity (32) located in the feed chute (8) in the filling and pressing space (10).
  • a recipient (11) and a heating channel (12) of known type.
  • the crank (3) via the rocker (4) drives the extrusion piston (5) back and forth and compresses the mixture introduced from the supply shaft (8) into the filling and pressing chamber (10) and then pushes it through the recipient (11) and the heating channel (12).
  • the end positions (17,17 ') of the front wall (5') of the extrusion piston (5) are shown in dashed lines.
  • the extrusion piston (5) can dip a small piece in the recipient (11).
  • the rear end position (17 ') in the rear or bottom dead center (UT) there are two variants.
  • the rear end position (17 ') is substantially flush with the rear shaft wall (13') of the feed chute (8), which at the same time is also the rear end of the filling and pressing space (10).
  • FIG. 1 also shows the connection line or line of action (37) of the piston drive between the crank pin (3 ') and the front wall (5') of the extrusion piston (5). On this line of action (37) is in the following diagrams, in particular in Figure 7, received.
  • the shown piston extruder (31) is for example provided for small vegetable parts (32), which are mixed with a thermally activatable binder.
  • the heating passage (12) adjoining the recipient (11) is part of a following stretch or curing stretch (33), in which the strand is cured by supplying heat and optionally also by supplying hot steam. Conversely, any steam can be removed from the strand. If vegetable small parts (32) are used without binders, the following distance (33) is designed accordingly differently.
  • the invention provides for the piston extruder (31) with eccentric drive (34) to increase the proportion of the filling time at the cycle time or cycle time and to make the filling time for a process-adequate filling of the filling and pressing chamber (10) sufficiently long.
  • the piston extruder (31) with eccentric drive (34) to increase the proportion of the filling time at the cycle time or cycle time and to make the filling time for a process-adequate filling of the filling and pressing chamber (10) sufficiently long.
  • the extrusion piston (5) performs a complete stroke with forward and backward movement.
  • the extension of the filling time can be achieved in different ways.
  • the eccentric drive (34) By design or control of the eccentric drive (34), the
  • Deviating from the normal sinusoidal velocity curve in conventional crank drives are slowed down and / or temporarily come to a standstill that the filling and pressing chamber (10) is opened and can be filled correspondingly longer time in the backward and subsequent forward movement.
  • the piston stroke can be extended in this area, which also time is gained in favor of the filling.
  • the piston movement can be accelerated in the remaining movement phases of the cycle.
  • Extruding piston (5) is a measure of the time of filling the filling and pressing chamber (10). It can be seen that about 120 ° of the phase of motion is required for the extrusion piston (5) to perform the filling. In a conventional crank drive with constant crank rotation, this means a share of about 33% of the filling time at the cycle or cycle time.
  • This hub has a Leerhub (14) according to the rearward position. During this time, the filling and pressing chamber (10) can be filled for a longer time.
  • the extruder piston performs an advancing movement as in FIG. 2 by compressing only the mixture present in the filling and pressing chamber (10) and then conveying it via the thrust (16) through the recipient (11) or through the heating channel (12) ,
  • FIG. 7 also shows the feed chute (8) with its front and rear
  • Shaft wall (13,13 ') and the Kleinteilgemenge (32) and the closing slide (9) shown in this Variant is designed as a pivoting slide.
  • This swivel slide can be designed, for example, according to DE 298 02 527 U1 and include a pivotable feed chute.
  • the closing slide (9) may be a bent striking plate, which can be pivoted into the closure position in the feed chute and into the open position outside the chute (8) via corresponding slots in the chute walls (13, 13 ').
  • crank mechanism (2) consists of a centrally mounted and peripherally driven crank (3) or crank disk and the pivotally articulated one-armed rocker. This is not shown in FIG. 7 in favor of the action line (37). Also in the variant of FIG. 7, an idle stroke (14) is generated in the rear region of the movement path of the extrusion piston (5).
  • crank mechanism (2) of the linear total stroke of the rocker (4) and the extrusion piston (5) greater than the length of the thrust distance from the rear shaft wall (13 ') to the front end position (17) on or in the recipient (11) are designed, wherein the crank mechanism (2) can be set back so far that the idle stroke (14) is located at the rear end of the piston movement path.
  • crank or crank disk (3) may also be mounted off-center and cause the idle stroke (14) by this axial offset.
  • the extension of the path of movement of the extrusion piston (15) via the idle stroke (14) alone causes an extension of the filling time of the filling and pressing chamber (10), the latter also still beyond the free space (14) formed in the guide ( 6) can be extended to the rear.
  • an extension of the filling time and an increase in the proportion of the filling time over the entire cycle time or cycle time can be brought about by a changed rotational movement of the eccentric drive (34).
  • the eccentric drive (34) is controlled such that it drives the extrusion piston (5) within its variable angular velocity movement cycle, thereby increasing the filling time of the filling and pressing space (10).
  • the crank pin (3 ') has a deviating from the sinusoidal velocity curve, the piston movement also deviates from the sinusoidal velocity profile.
  • the speed profile of the piston movement is not exactly sinusoidal even with a constant crank rotation.
  • the continuously rotating crank drive (2) and, in particular, the crank (3) in the region of the rear dead center (UT) are braked or slowed down at 0 ° angular position.
  • This can be done in different ways, e.g. by a corresponding reduction of the drive speed of the drive motor (1), wherein the crank or piston movement is tapped by a suitable sensor and used to control the drive motor (1).
  • the braking phase e.g. the engine speed is reduced by a third or half or some other suitable value.
  • the start of braking (BB) is e.g. in the range of 270 °
  • the front wall (5 ') of the extrusion piston (5) is in the rear region of the filling and pressing chamber (10) and with some distance in front of the rear shaft wall (13).
  • the continuously rotating drive motor (1) is preferably decelerated rapidly, wherein the deceleration phase in the crank position (SO) is completed and the drive motor (1) has its reduced and from here eg constant held speed (Vmin).
  • the speed reduction is maintained over a longer rotation angle, wherein the rear dead center (UT) of the crank mechanism (2) and the piston movement is exceeded.
  • the end (BE) of the speed reduction is preferably reached before the 90 ° position of the crankpin (3 ') and is e.g. at about 70 °. From this rotational position of the drive motor (1) is accelerated again, which is preferably so fast that the higher speed (Vmax) is reached again approximately at the 90 ° position.
  • the speed reduction (Vmin) including the deceleration and acceleration phases, extends over an angular range of e.g. about 150 °.
  • Vmax is maintained above the front or top dead center (TDC) at 180 ° until the start of braking (BB).
  • the front wall (5 ') is approximately at the level of the rear shaft wall (13), starting from this position, the compacting of the small parts batch in the filling and pressing chamber (10) begins.
  • S crank position
  • S crank position
  • the different speed phases of the eccentric drive (34) can be accompanied by corresponding opening and closing movements of the closing slide (9), which are effected, for example, via a suitable sensory tapping of the crank rotary positions in conjunction with a correspondingly controlled slide drive (not shown).
  • the opening movement of the pivoting slide (9) can begin, for example, before reaching the 270 "position of the crankpin (3 '), wherein this angular position for (SO) is, for example, 260.degree ..
  • the extrusion piston (5) is in this position even higher
  • the braking phase is initiated at the point (BB)
  • the point (SO) which is eg at 300 °
  • the reversible gate valve (9) is completely open and the lower speed (V) is reached.
  • the closing slide (9) then remains in the open position until it reaches the area of the rear or bottom dead center (UT). Its closing movement may begin before the rear dead center (UT) at the point (SS) at about 350 °. The closing movement is finished at point (SG). This point (SG) may coincide with the aforesaid end (BE) of the lower speed phase of the drive motor (1). In this rotational position of about 70 °, the front piston wall (5 ') is located substantially below the rear shaft wall (13'). In the exemplary embodiment of FIG. 7, a proportion of approx. 50% of the filling time at the cycle time. This means an increase of approx. 15-20% compared to a conventional eccentric drive.
  • the above-described angular positions are an embodiment which can be modified in different ways and which is also influenced by the design of the crank mechanism (2) and the stroke length of the extrusion piston (5) between the front and rear end positions (17,17 ').
  • the described deceleration of the eccentric drive (34) in the area of the rear and bottom dead center (UT) can also be used in a correspondingly adapted manner in crank drives (2) in which the crank (3) rotates off-center, as described e.g. is indicated in Figure 3.
  • the drive motor (1) can remain in the area of the rear dead center (UT) and remain in this position for a while.
  • a drive control can be dispensed with the idle stroke (14), so that in the rear dead center (UT), the piston front wall (5 ! ) Is located at the rear end of the filling and pressing chamber (10).
  • the eccentric drive (34) in a reversing manner, so that the crank (3) only moves by one partial angle, for example 180 °, of one full revolution and alternately rotates forward and backward.
  • crank drive (2) in its geometry during a circulation movement of the crank (3) in the desired manner to extend the filling time.
  • crank pin (3 ') while changing the effective crank length in
  • Radial direction to be moved This can be e.g. reach through a stationary start-up curve.
  • the effective length of the rocker or the connecting rod (4) can be changed over a crank revolution.
  • Extruder piston (5) of the uniform, sinusoidal motion curve deviating to make is the application of a linkage.
  • Such coupling gears are previously known. They usually consist of crank, coupling and rocker, which can be determined by a suitable Koppelzirkel, which point of the linkage performs a suitable trajectory, which corresponds to the aim of the invention.
  • the drive motor (1) can rotate in this case at a constant speed, the coupling causes the aforementioned braking and / or stroke extension of the extrusion piston (5) in the region of its rear dead center (UT).
  • heating channel (12) may e.g. be designed according to the DE 25 35 989 Al.
  • the extrusion piston (5) has a pressure measuring device (19), which measures the resistance of the strand during extrusion feed. The greater this resistance, the lower the friction must be the SchukanalConnectn (12) to avoid a jam.
  • Channel walls (21) are provided which can be pressed by pressure generator (18) alternately against the strand. As a result, only the pressure on the channel walls (21) is changed, but practically no path of the channel walls (21) generated.
  • the circuit diagram according to FIG. 6 shows by way of example how to use the extrusion pressure measured at the extrusion piston 5 via the pressure measuring device 19 for controlling the support pressure of the pressure generator 18 for the movable channel walls 21 according to FIG.
  • a central computer (23) ⁇ receives input signals from the
  • the central computer also processes all input signals, eg the position control of the extrusion piston (5), the closing slide (9) and the sawing functions.
  • the eccentric drive (34) and the closing slide (9) can also be controlled in the manner described above for extending the filling time.

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Abstract

Verfahren zum Strangpressen von pflanzlichen Kleinteilen (32) in einer Strangpresse (31), wobei die Kleinteile (32) taktweise in einen Füll- und Pressraum (10) der Strangpresse (31) eingefüllt und mit einem innerhalb der Taktzeit linear vor- und zurück bewegten und von einem drehenden Exzenterantrieb (34) angetriebenen Strangpresskolben (5) unter Verdichtung in einen Rezipienten (11) geschoben und in eine Folgestrecke (33) zur Nachbehandlung befördert werden, wobei der Exzenterantrieb (34) derart ausgelegt wird, dass je Takt der Anteil der Befüllzeit des Füll- und Pressraums (10) an der Taktzeit verlängert wird.

Description

BESCHREIBUNG
Strangpressverfahren und Strangpresse für pflanzliche
Kleinteile
Die Erfindung bezieht sich auf ein Strangpressverfahren und eine Strangpresse für ggf. mit Bindemittel vermengte pflanzliche Kleinteile, beispielsweise aus Holz, gemäß dem Oberbegriff des Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruchs.
Aus der DE 22 53 121 Al ist eine solche Strangpresse bekannt. Sie besteht aus einem Zuführschacht, einem Füll- und Pressraum, einem Rezipienten mit einer anschließenden Aushärtestrecke und einem gleichmäßig drehenden
Exzenterantrieb, der einen Strangpresskolben taktweise linear vor und zurück bewegt. Diese Strangpresse ist in der Leistung beschränkt. Außerdem hatte in der Praxis der Exzenterantrieb die ungünstige 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.
Das Teilproblem der unfallträchtigen Stauwirkungen konnte mit einer Ausgestaltung der Aushärtestrecke gemäß der DE 25 35 989 Al gelöst werden. Sie sieht einen Heizkanal . zum thermischen Aushärten des hindurchzuführenden Stranges vor, der 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
BESTATiGUNGSKQPiE 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.
Eine solche Ausbildung der Strangpresse mit Heizkanal gemäß DE 25 35 989 Al hat sich in der Praxis zwar durchgesetzt und bewährt. Das Leistungsproblem der Strangpresse mit einem Exzenterantrieb entsprechend der DE 22 53 121 Al konnte hierdurch aber nicht beseitigt werden.
In der Folge wurden zur Bewegung des Strangpresskolbens hydraulische Antriebe eingesetzt . Die DE 38 14 085 Al zeigt eine solchen Strangpresskolbenantrieb mit hydraulischen Zylindern .
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 .
Mit sukzessiv steigenden Leistungen ergaben sich auch bei hydraulischen Kolbenstrangpressen Leistungsprobleme , wobei sich als begrenzender Faktor zunehmend der hydraulische Antrieb herauskristallisierte . 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, welche 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.
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, um 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.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, die
Leistung einer Strangpresse der genannten Art wesentlich zu vergrößern.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruch.
Die beanspruchte Lösung wendet sich von den hydraulischen Antrieben von Kolbenstrangpressen ab und kehrt wieder zurück zu Exzenterantrieben. Diese haben gegenüber Hydraulikantrieben erhebliche Vorteile hinsichtlich der Energieeinsparung und des wegen Wegfalls der Hydraulik verringerten Wartungs- und Kühlungsaufwands. Außerdem ergeben sich niedrigere Betriebskosten. Auch die für einen Exzenterantrieb erforderlichen Antriebs- und elektrischen Anschlussleistungen sind wesentlich geringer als bei hydraulischen Antrieben. Bei Exzenterantrieben mit Elektromotoren lassen sich außerdem Energieeinsparungen durch die Möglichkeit einer Stromrückspeisung ins Netz während Bremsphasen erzielen.
Mit der Erfindung wurde erkannt, dass das Leistungsproblem der vorbekannten Kolbenstrangpresse mit Exzenterantrieb in der Befüllung begründet liegt. Die Befüllung kann erst mit der Rückwärtsbewegung des Strangpresskolbens beginnen, wobei der Füll- und Pressraum sukzessive frei gegeben wird. Andererseits sollte die Befüllung beendet sein, wenn der Strangpresskolben das hintere Ende des Füll- und Pressraums erreicht hat und wieder mit der Vorwärtsbewegung beginnt. Der Füll- und Pressraum ist dadurch nur für eine kurze Zeit zur Befüllung voll geöffnet, wobei sich auch Massenträgheiten der pflanzlichen Kleinteile ungünstig auswirken.
Die beanspruchte Strangpresstechnik erlaubt für eine Kolbenstrangpresse mit einem drehenden Exzenterantrieb eine Leistungssteigerung durch eine verbesserte Befüllung, indem je Takt bzw. Zyklus der Anteil der Befüllzeit des Füll- und Pressraums an der Taktzeit oder Zykluszeit verlängert wird. Hierdurch wird auch betragsmäßig die Befüllzeit gegenüber vorbekannten Kolbenstrangpressen mit Exzenterantrieb verlängert. Die Taktzeit braucht hierzu nicht verlängert zu werden. Die Leistungssteigerung kann auf verschiedenen Wegen erreicht werden.
Einerseits können zu Gunsten der Befüllzeit des Kleinteilgemenges die Bewegungsphasen der beweglichen Antriebs- und/oder Getriebeteile der Strangpresse verändert werden. Insbesondere kann eine von der Sinuskurve abweichende Bewegungsänderung eines Kurbeltriebs erzeugt werden, so dass je Takt die Befüllzeit des Füll- und Pressraums verlängert wird. Dies kann durch ein Abbremsen des Kurbeltriebs im Bereich des hinteren Totpunkts geschehen. Alternativ kann die Rückbewegungszeit des Strangpresskolbens verkürzt und die Verweilphase des Strangpresskolbens im zurückgezogenen Bereich vergrößert werden.
Auf diesen Erkenntnissen aufbauend wird auch eine Kombination eines mechanischen Kurbeltriebs mit einer
Regelung des Reibungswiderstandes in dem von ausweichbaren Kanalwänden gebildeten Aushärtekanal vorgeschlagen.
Zur Ausgestaltung dieses Prinzips bieten sich z.B. 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.
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.
In den Unteransprüchen sind einige Varianten aufgezeigt, ohne Anspruch auf Vollständigkeit zu erheben, mit denen die gestellte Aufgabe erfüllt werden kann .
Man kann z . B . eine Frequenzsteuerung des Elektromotors für den Kurbeltrieb dazu verwenden, die Winkelgeschwindigkeit der Kurbel unkonstant auszubilden, was bedeutet , dass die Kurbel im Bereich der rückwärtigen Endstellung des Strangpresskolbens langsamer dreht als in den anderen Phasen der Rückwärts- und Vorwärtsbewegung. Der Strangpresskolben kann auch im Bereich seiner rückwärtigen Endstellung zeitweise stehen bleiben. In beiden Fällen wird mehr Zeit für die Befüllung des Füll- und Pressraumes gewonnen, ohne die Leistung der Anlage zu verringern.
Eine andere Lösung 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.
Ferner kann die Anwendung eines Koppelgetriebes vorgesehen sein, 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.
Der Antrieb des Kurbeltriebes kann 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.
Ein anderer Punkt ist die Regelung des Abstützdruckes der beweglichen Wände auf den gepressten Strang. Auch hierzu bieten sich verschiedene Ausführungsvarianten an.
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.
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.
Schließlich kann vorgesehen sein, 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.
Darüber hinaus kann es weitere Möglichkeiten zur Veränderung der Druckeinwirkungen auf den Strang oder die Kanalwände geben.
Einzelheiten der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch und beispielsweise dargestellt. Es zeigen:
Figur 1: eine schematische Ansicht einer
Exzenterstrangpresse,
Figur 2: ein Diagramm über die Bewegungsphase eines
Strangpresskolbens,
Figur 3: ein Diagramm über eine erweiterte
Bewegungsphase des Strangpresskolbens,
Figur 4: eine Seitenansicht eines Teiles des Heizkanals mit Druckerzeugern für bewegliche Kanalwände
Figur 5: einen schematischen Querschnitt durch den Heizkanal mit starren und beweglichen Kanalwänden,
Figur 6: ein Beispiel eines Schaltbildes für die
Regelung des Abstützdruckes der Kanalwände in Abhängigkeit von dem am Strangpresskolben wirksamen Strangpressdruck und
Figur 7 : ein weiteres Diagramm für einen Kurbeltrieb und die Bewegungsphasen des Strangpresskolbens in Verbindung mit einer Steuerung des Schließschiebers.
Im Beispiel der Figur 1 ist schematisch eine Strangpresse (31) in Form einer Kolbenstrangpresse in liegender Anordnung dargestellt. Der im wesentlichen horizontal ausgerichtete Strangpresskolben (5) wird von einem drehenden Exzenterantrieb (34) taktweise linear vor und zurück bewegt. In der Kolbenstrangpresse (31) werden pflanzliche Kleinteile (32), z.B. Holzspäne oder dgl. , zu einem Strang verpresst. Die pflanzlichen Kleinteile (32) können mit einem Bindemittel vermengt sein. Auf das Bindemittel kann alternativ verzichtet werden.
Der Exzenterantrieb (34) kann in verschiedener Weise ausgebildet sein. Vorzugsweise handelt es sich um einen Schubkurbelantrieb. In den verschiedenen Varianten besitzt der Exzenterantrieb (34) jeweils einen Motor (1), der vorzugsweise als steuerbarer Elektromotor ausgebildet ist. Beispielsweise handelt es sich um einen Wechselstrommotor oder Drehstrommotor mit einer Frequenzsteuerung, über welche die Drehgeschwindigkeit des Motors in der gewünschten Weise und an den gewünschten Stellen geändert werden kann. Beispielsweise kann die Motordrehzahl in Bremsphasen um ein Drittel oder die Hälfte verringert werden. In diesen Bremsphasen kann die beim Bremsen gewonnene elektrische Energie in das Netz zurückgespeist werden. Der Antriebsmotor (1) ist über ein vorgeschaltetes Untersetzungsgetriebe (35) und ggf. eine Transmission (36), z.B. einen untersetzten Kettentrieb, mit einem Kurbeltrieb (2) verbunden.
In Figur 1 ist der Antriebsmotor (1) in Verbindung mit dem Kurbeltrieb (2) dargestellt, dessen Kurbel (3) über eine am Kurbelzapfen (3?) angelenkte Schwinge oder ein Pleuel
(4) den linear hin und her bewegbaren Strangpresskolben
(5) antreibt. Der Strangpresskolben (5) ist in einer Führung (6) des Pressengestells geführt, die nach oben im Bereich eines Zuführschachtes (8) offen ist. Ein Schließschieber (9) bekannter Bauart schließt den Zuführschacht (8) nach unten ab. Bei seiner Öffnungsstellung lässt der Schließschieber (9) das im Zuführschacht (8) befindliche Kleinteilegemenge (32) in den Füll- und Pressraum (10) ab. An diesen schließen sich eine Rezipient (11) und ein Heizkanal (12) bekannter Bauart an. 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) .
In Figur 1 sind gestrichelt die Endstellungen (17,17') der Vorderwand (5') des Strangpresskolbens (5) dargestellt. In der vorderen Endstellung (17), die der Streckstellung in der vorderen oder oberen Totpunktlage OT entspricht, kann der Strangpresskolben (5) ein kleines Stück in den Rezipienten (11) eintauchen. Für die hintere Endstellung (17') in der hinteren oder unteren Totpunktlage (UT) gibt es zwei Varianten. In der einen Variante schließt die hintere Endstellung (17') im wesentlichen bündig mit der hinteren Schachtwand (13') des Zuführschachtes (8) ab, wobei dies zugleich auch das hintere Ende des Füll- und Pressraums (10) ist. In der zweiten Variante ist die hintere Endstellung (17') ein Stück rückwärts über die hintere Schachtwand (13') hinaus zurückgezogen, wodurch ein Leerhub (14) entsteht, der nachfolgend im einzelnen erläutert wird. In Figur 1 ist außerdem noch die Verbindungslinie oder Wirklinie (37) des Kolbenantriebs zwischen dem Kurbelzapfen (3') und der Vorderwand (5') des Strangpresskolbens (5) dargestellt. Auf diese Wirklinie (37) wird bei den nachfolgenden Diagrammen, insbesondere bei Figur 7, eingegangen.
Die gezeigte Kolbenstrangpresse (31) ist z.B. für pflanzliche Kleinteile (32) vorgesehen, die mit einem thermisch aktivierbaren Bindemittel vermengt sind. Der an den Rezipienten (11) anschließende Heizgang (12) ist Bestandteil einer Folgestrecke oder Aushärtestrecke (33), in welcher der Strang durch Wärmezufuhr und ggf. auch durch Einspeisung von heißem Dampf ausgehärtet wird. Umgekehrt kann etwaiger Dampf aus der Strang abgeführt werden. Wenn pflanzliche Kleinteile (32) ohne Bindemittel verwendet werden, ist die Folgestrecke (33) entsprechend anders ausgebildet.
Wenn man die Leistung einer solchen Strangpresse (31) steigern will, sollte bei verkürzter Taktzeit die Befüllzeit, in der das Kleinteilgemenge (32) durch den Zuführschacht (8) in den Füll- und Pressraum (10) gelangen kann, gleich bleiben oder verlängert werden. Eine Erhöhung der Drehzahl des Antriebsmotores (1) allein ist dafür nicht geeignet, weil hierunter die Einfüllzeit des Kleinteilgemenges leidet.
Die Erfindung sieht vor, bei der Kolbenstrangpresse (31) mit Exzenterantrieb (34) den Anteil der Befüllungszeit an der Taktzeit oder Zykluszeit zu vergrößern und die Befüllungszeit für eine prozessgerechte Befüllung des Füll- und Pressraum (10) ausreichend lang zu machen. In einem Zyklus oder Takt führt der Strangpresskolben (5) einen kompletten Hub mit Vor- und Rückwärtsbewegung aus.
Die Verlängerung der Befüllungszeit kann auf unterschiedliche Weisen erreicht werden. Durch Auslegung oder Steuerung des Exzenterantriebs (34) kann die
Kolbenbewegung bei der Rückwärts- und anschließenden Vorwärtsbewegung abweichend von dem normalen sinusähnlichen Geschwindigkeitsverlauf bei konventionellen Kurbeltrieben derart verlangsamt werden und/oder zeitweise zum Stillstand kommen, dass der Füll- und Pressraum (10) entsprechend längere Zeit geöffnet ist und befüllt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann der Kolbenweg in diesem Bereich verlängert werden, wodurch ebenfalls Zeit zu Gunsten der Befüllung gewonnen wird. Zur Kompensation der verlängerten Befüllungszeit und zur Steigerung der Strangpressleistung kann die Kolbenbewegung in den restlichen Bewegungsphasen des Zyklus beschleunigt werden. Eine der Möglichkeiten, dieses Problem zu bewältigen, ergibt sich aus dem Diagramm gemäß Figur 2. Dort ist an Hand einer Drehung der Kurbel (3) dargestellt, wie der Winkelbereich (α) der rückwärtigen Bewegung des
Strangpresskolbens (5) 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. Bei einem konventionellen Schubkurbelantrieb mit konstanter Kurbeldrehung bedeutet dies einen Anteil von ca. 33% der Befüllungszeit an der Zyklus- oder Taktzeit.
Wenn man die Zeit zur Befüllung des Füll- und Pressraumes (10) verlängern will, kann z.B. der Strangpresskolben (5) weiter in die Rücklage bewegt werden, wie dies aus Figur 3 hervorgeht.
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 Figur 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.
im Ausführungsbeispiel von Figur 7 sind verschiedene Kurbelstellungen bzw. die sich hierbei ergebenden Wirklinien (37) für die Endstellungen (17, 17') der Voderwand (5') des Strangpresskolbens sowie für die Zwischenstellungen dargestellt. In Figur 7 ist ferner der Zuführschacht (8) mit seiner vorderen und hinteren
Schachtwand (13,13') und dem Kleinteilgemenge (32) sowie dem Schließschieber (9) dargestellt, der in dieser Variante als Schwenkschieber ausgebildet ist. Dieser Schwenkschieber kann z.B. entsprechend der DE 298 02 527 Ul ausgebildet sein und einen schwenkbaren Zuführschacht beinhalten. Alternativ kann der Schließschieber (9) ein gebogenes Schließblech sein, welches über entsprechende Schlitze in den Schachtwänden (13,13') in die Verschlussstellung in den Zuführschacht und in die Öffnungsstellung außerhalb des Schachtes (8) geschwenkt werden kann. Ferner ist es möglich, den Schließschieber (9) in der in Figur 1 angedeuteten Weise als ebenen Plattenschieber auszubilden und linear in den Zuführschacht (8) und wieder herauszubewegen. In allen Fällen schließt der Schließschieber (9) den Füll- und Pressraum (10) nach oben ab und verhindert beim Presshub ein Ausweichen und Herausquellen der Kleinteile (32) .
Der Kurbeltrieb (2) besteht in Figur 7 ähnlich wie in Figur 2 aus einer zentrisch gelagerten und umlaufend angetriebenen Kurbel (3) oder Kurbelscheibe und der schwenkbar angelenkten einarmigen Schwinge. Diese ist in Figur 7 zu Gunsten der Wirklinie (37) nicht dargestellt. Auch bei der Variante von Figur 7 wird im rückwärtigen Bereich der Bewegungsbahn des Strangpresskolbens (5) ein Leerhub (14) erzeugt. Hierzu kann durch entsprechende Auslegung des Kurbeltriebs (2) der lineare Gesamthub der Schwinge (4) bzw. des Strangpresskolbens (5) größer als die Länge der Schubstrecke von der hinteren Schachtwand (13') bis zur vorderen Endstellung (17) am oder im Rezipienten (11) ausgelegt werden, wobei der Kurbeltrieb (2) soweit zurückversetzt sein kann, dass der Leerhub (14) sich am hinteren Ende der Kolbenbewegungsbahn befindet. Alternativ kann die Kurbel oder Kurbelscheibe (3) auch außermittig gelagert sein und durch diesen Achsversatz den Leerhub (14) bewirken. Die Verlängerung der Bewegungsbahn des Strangpresskolbens (15) über den Leerhub (14) bewirkt für sich allein bereits eine Verlängerung der Befüllzeit des Füll- und Pressraums (10), wobei letzterer außerdem noch über den vom Leerhub (14) gebildeten Freiraum in der Führung (6) nach hinten verlängert sein kann.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Verlängerung der Befüllzeit und eine Vergrößerung des Anteils der Befüllzeit an der gesamten Taktzeit oder Zykluszeit durch eine veränderte Drehbewegung des Exzenterantriebs (34) bewirkt werden. Der Exzenterantrieb (34) wird derart gesteuert, dass er den Strangpresskolben (5) innerhalb seines Bewegungszyklus mit variabler Winkelgeschwindigkeit antreibt, wobei die Befüllzeit des Füll- und Pressraums (10) verlängert wird. Der Kurbelzapfen (3') hat dabei einen von der Sinuskurve abweichenden Geschwindigkeitsverlauf, wobei die Kolbenbewegung ebenfalls von dem sinusähnlichen Geschwindigkeitsverlauf abweicht. Durch das zwischengeschaltete Pleuel (4) ist der Geschwindigkeitsverlauf der Kolbenbewegung auch bei einer konstanten Kurbeldrehung nicht exakt sinusförmig.
Hierfür wird z.B. gemäß Figur 7 der stetig in Pfeilrichtung drehende Kurbeltrieb (2) und insbesondere die Kurbel (3) im Bereich des hinteren Totpunktes (UT) bei 0°-Winkelstellung gebremst bzw. verlangsamt. Dies kann auf unterschiedliche Weise geschehen, z.B. durch eine entsprechende Reduzierung der Antriebsdrehzahl des Antriebsmotors (1), wobei die Kurbel- oder Kolbenbewegung durch eine geeignete Sensorik abgegriffen und zur Steuerung des Antriebsmotors (1) herangezogen wird.' In der Bremsphase wird z.B. die Motordrehzahl um ein Drittel oder die Hälfte oder einen anderen geeigneten Wert reduziert. Der Bremsbeginn (BB) liegt z.B. im Bereich der 270°-
Stellung des Kurbelzapfens (3') . Dies kann beispielsweise die gezeigte Stellung von ca. 260° sein. Wie aus der zugehörigen und gestrichelt dargestellten Wirklinie (37) hervorgeht, befindet sich die Vorderwand (5') des Strangpresskolbens (5) dabei im rückwärtigen Bereich des Füll- und Pressraums (10) und mit etwas Abstand vor der hinteren Schachtwand (13) . Der kontinuierlich drehende Antriebsmotor (1) wird vorzugsweise schnell abgebremst, wobei die Abbremsphase in der Kurbelstellung (SO) beendet ist und der Antriebsmotor (1) seine reduzierte und ab hier z.B. konstant gehaltene Geschwindigkeit (Vmin) hat.
Die Geschwindigkeitsreduzierung bleibt über einen längeren Drehwinkel erhalten, wobei der hintere Totpunkt (UT) des Kurbeltriebs (2) und der Kolbenbewegung überschritten wird. Das Ende (BE) der Geschwindigkeitsreduzierung wird vorzugsweise vor der 90°-Stellung des Kurbelzapfens (3') erreicht und liegt z.B. bei ca. 70°. Ab dieser Drehstellung wird der Antriebsmotor (1) wieder beschleunigt, was vorzugsweise so schnell geschieht, dass die höhere Drehzahl (Vmax) ca. bei der 90°-Stellung wieder erreicht ist. Die Geschwindigkeitsreduzierung (Vmin) erstreckt sich einschließlich der Abbrems- und Beschleunigungsphasen über einen Winkelbereich von z.B. ca. 150°.
Die höhere Geschwindigkeit (Vmax) wird über den vorderen oder oberen Totpunkt (OT) bei 180° hinweg bis zum Bremsbeginn (BB) aufrecht erhalten. Am Ende der Bremsphase (BE) befindet sich die Vorderwand (5') etwa in Höhe der hinteren Schachtwand (13), wobei ab dieser Stellung die Verdichtung des Kleinteilgemenges im Füll- und Pressraum (10) beginnt. Ab der Kurbelstellung (S), die z.B. bei ca. 125° liegt, besteht in etwa das maximale Losbrechmoment und der Ausschub des Strangs für die sog. Schubstrecke (16) beginnt. Die unterschiedlichen Geschwindigkeitsphasen des Exzenterantriebs (34) können mit entsprechenden Öffnungs¬ und Schließbewegungen des Schließschiebers (9) einhergehen, welche z.B. über einen geeigneten sensorischen Abgriff der Kurbeldrehstellungen in Verbindung mit einem entsprechend angesteuerten Schieberantrieb (nicht dargestellt) bewirkt werden. Die Öffnungsbewegung des Schwenkschiebers (9) kann z.B. vor Erreichen der 270"-Stellung des Kurbelzapfens (3') beginnen, wobei diese Winkelstellung für (SO) z.B. bei 260° liegt. Der Strangpresskolben (5) wird in dieser Stellung noch mit der höheren Geschwindigkeit (Vmax) zurückbewegt. Während der Öffnungsbewegung des Schließschiebers (9) wird die Bremsphase im Punkt (BB) eingeleitet. Im Punkt (SO), der z.B. bei 300° liegt, sind der Schwenkschieber (9) vollkommen geöffnet und die niedrigere Geschwindigkeit (Vmin) erreicht. Die Kolbenvorderwand (5') hat in dieser Stellung bereits die hintere Schachtwand (13') überfahren. Wenn die Bremsung und die Öffnungsbewegung des Schließschiebers (9) schneller vonstatten gehen, kann dieser Punkt (SO) in einer Stellung von ca. 290° vorverlegt werden, in der die Kolbenvorderwand (5') sich im wesentlichen unterhalb der hinteren Schachtwand (13') befindet.
Der Schließschieber (9) bleibt anschließend bis in den Bereich des hinteren oder unteren Totpunkts (UT) in der Öffnungsstellung stehen. Seine Schließbewegung kann ggf. vor dem hinteren Totpunkt (UT) im Punkt (SS) bei ca. 350° beginnen. Die Schließbewegung ist im Punkt (SG) beendet. Dieser Punkt (SG) kann mit dem vorerwähnten Ende (BE) der niedrigeren Geschwindigkeitsphase des Antriebsmotors (1) zusammenfallen. In dieser Drehstellung von ca. 70° befindet sich die vordere Kolbenwand (5') im wesentlichen unterhalb der hinteren Schachtwand (13') . Im Ausführungsbeispiel von Figur 7 ergibt sich ein Anteil von ca . 50% der Befüllungs zeit an der Zyklus zeit . Dies bedeutet eine Steigerung von ca . 15-20% gegenüber einem konventionellen Exzenterantrieb .
Die vorbeschriebenen Winkelstellungen sind ein Ausführungsbeispiel, welches in unterschiedlicher Weise abgewandelt werden kann und welches auch von der Auslegung des Kurbeltriebs (2) und der Hublänge des Strangpresskolbens (5) zwischen den vorderen und hinteren Endlagen (17,17') beeinflusst wird. Die beschriebene Abbremsung des Exzenterantriebs (34) im Bereich des hinteren und unteren Totpunkts (UT) kann auch in entsprechend angepasster Weise bei Kurbeltrieben (2) Verwendung finden, bei denen die Kurbel (3) außermittig rotiert, wie dies z.B. in Figur 3 angedeutet ist.
In einer weiteren, nicht dargestellten Abwandlung ist es möglich, die gewünschte Verlängerung der Befüllzeit bzw. die Vergrößerung des Anteils der Befüllzeit an der gesamten Zyklus- oder Taktzeit durch eine andere Antriebssteuerung zu erreichen. In diesem Fall kann z.B. der Antriebsmotor (1) im Bereich des hinteren Totpunkts (UT) stehen bleiben und in dieser Stellung eine Zeit lang verharren. Bei einer solchen Antriebssteuerung kann auf den Leerhub (14) verzichtet werden, so dass im hinteren Totpunkt (UT) die Kolbenvorderwand (5!) sich am rückwärtigen Ende des Füll- und Pressraums (10) befindet. Außerdem ist es möglich, den Exzenterantrieb (34) reversierend auszubilden, so dass die Kurbel (3) sich nur um einen Teilwinkel, z.B. 180°, einer vollen- Umdrehung bewegt und dabei abwechselnd vorwärts und rückwärts dreht. Auch während dieser Drehbewegungen können Stillstandsphasen und/oder Bremsphasen vorhanden sein, um die Befüllzeit im gewünschten Maß zu verlängern. Ferner ist es möglich, den Kurbeltrieb (2) in seiner Geometrie während einer Umlaufbewegung der Kurbel (3) in der gewünschten Weise zur Verlängerung der Befüllungszeit zu verändern. Hierfür kann z.B. der Kurbelzapfen (3') unter Veränderung der wirksamen Kurbellänge in
Radialrichtung bewegt werden. Dies lässt sich z.B. durch eine stationäre Anlaufkurve erreichen. Alternativ kann die wirksame Länge der Schwinge oder des Pleuels (4) über einer KurbelUmdrehung verändert werden.
Eine andere Möglichkeit, die Steuerung des
Strangpresskolbens (5) von der gleichmäßigen, sinusartigen Bewegungskurve 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. Der Antriebsmotor (1) kann in diesem Fall mit konstanter Drehzahl umlaufen, wobei die Koppel die eingangs genannte Bremsung und/oder Hubverlängerung des Strangpresskolbens (5) im Bereich seines hinteren Totpunkts (UT) bewirket.
Da solche Koppelgetriebe vorbekannt sind, bedarf es keiner geometrischen Darstellung.
In den Figuren 4 und 5 sind Teilansicht sowie Teilquerschnitt eines Heizkanales (12) dargestellt, um die Lehre der Erfindung näher zu erläutern. Der Heizkanal (12) kann z.B. entsprechend- der DE 25 35 989 Al ausgebildet sein.
Beim Beispiel der Figur 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.
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.
Im Beispiel der Figur 4 sind einige Druckerzeuger (18) dargestellt, die auf bewegliche Kanalwände (21) gemäß Figur 5 einwirken.
Im Beispiel der Figur 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.
In den Kanalwänden ( 20 , 21 ) befinden sich Heizölkanäle ( 22 ) zur Beheizung des dazwischen befindlichen Stranges .
Das Schaltbild gemäß Figur 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 Figur 5 verwenden kann . Ein Zentralrechner (23 ) ■ erhält Eingangssignale von den
Signalgebern ( 26, 27 , 28 ) hinsichtlich der Stellung des Strängpresskolbens ( 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.
Über den Zentralrechner (23) und die gemessenen Kolbenpositionen können auch der Exzenterantrieb (34) und der Schließschieber (9) in der vorbeschriebenen Weise zur Verlängerung der Befüllungszeit gesteuert werden.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Antriebsmotor
2 Kurbeltrieb 3 Kurbel
31 Kurbelzapfen
4 Schwinge, Pleuel
5 Strangpresskolben
5' Vorderwand Strangpresskolben 6 Führung für den Strangpresskolben
7 Ausschnitt
8 Zuführschacht
9 Schließschieber
10 Füll- und Pressraum 11 Rezipient
12 Heizkanal
13 vordere Schachtwand 13' hintere Schachtwand
14 Leerhub 15 Verdichtung
16 Schub 17 vordere Endstellung des Presskolbens
17 ' hintere 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 Strangpresskolben
27 Signalgeber der Stellungskontrolle Strangpresskolben
28 Signalgeber der Stellungskontrolle Strangpresskolben 29 Signalgeber für die Stellungskontrolle Schließschieber
30 Signalgeber für die Stellungskontrolle der Säge
31 Strangpresse 32 pflanzliche Kleinteile
33 Folgestrecke, Aushärtestrecke
34 Exzenterantrieb, Schubkurbelantrieb
35 Getriebe, Untersetzungsgetriebe 36 Transmission, Kettentrieb
37 Wirklinie Kolbenantrieb
BB Bremsbeginn
BB Bremsende S Beginn Schub
SO Beginn Schieberöffnung
SO Schließschieber voll geöffnet
SS Beginn Schieberschließung
SG Schließschieber geschlossen OT oberer oder vorderer Totpunkt
UT unterer oder hinterer Totpunkt
Vmax hohe Drehgeschwindigkeit des Exzenterantriebs
Vmin niedrige Drehgeschwindigkeit des Exzenterantriebs

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1.) Verfahren zum Strangpressen von pflanzlichen
Kleinteilen (32) in einer Strangpresse (31), wobei die Kleinteile (32) taktweise in einen Füll- und
Pressraum (10) der Strangpresse (31) eingefüllt und mit einem innerhalb der Taktzeit linear vor und zurück bewegten und von einem drehenden Exzenterantrieb (34) angetriebenen Strangpresskolben (5) unter Verdichtung in einen Rezipienten (11) geschoben und in eine Folgestrecke (33) zur Nachbehandlung befördert werden, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Exzenterantrieb (34) derart ausgelegt wird, dass je Takt der Anteil der Befüllzeit des Füll- und
Pressraums (10) an der Taktzeit verlängert wird.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Exzenterantrieb (34) den Strangpresskolben (5) innerhalb seines Bewegungszyklus mit variabler Winkelgeschwindigkeit antreibt, wobei die Befüllzeit des Füll- und Pressraums (10) verlängert wird.
3.) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Exzenterantrieb (34) im Bereich seines hinteren Totpunktes (UT) auf eine verringerte Geschwindigkeit (Vmin) gebremst und anschließend wieder beschleunigt wird.
4.) Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Verlängerung der Befüllzeit des Füll- und Pressraums (10) der Gesamthub des Strangpresskolbens (5) gegenüber dem erforderlichen Presshub vergrößert wird, wobei der Strangpresskolben (5) am rückwärtigen Endes des Füll- und Pressraums (10) einen Leerhub (14) ausführt.
5.) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Füll- und Pressraum (10) mit einem Schließschieber (9) gegenüber einem Zuführschacht (8) für die Kleinteile (32) in Abhängigkeit von den zyklischen Bewegungen des Exzenterantriebs (34) geöffnet und geschlossen wird, wobei die Öffnungs- und Schließbewegung des Schließschiebers (9) im Bereich des hinteren Totpunktes UT des Exzenterantriebs (34) sich über ca. die Hälfte einer Exzenterumdrehung erstreckt.
6.) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die mit einem Bindemittel vermengten pflanzlichen Kleinteilen (32) im Strang in der Folgestrecke (33) mit einem Heizkanal (12) mit teils ortsfesten (20) und teils an Druckerzeugern (18) abgestützten beweglichen Kanalwänden (21) thermisch ausgehärtet werden, wobei deren Stützkraft während des Presshubes des Strangpresskolbens (5) verringert wird.
7.) Strangpresse (31) für ggf. mit Bindemittel vermengte pflanzliche Kleinteile (32) , mit einem Zuführschacht (8), einem Füll- und Pressraum (10), einem Rezipienten (11) und einer Folgestrecke (33) sowie einem innerhalb der Taktzeit linear vor und zurück bewegbaren Strangpresskolben (5) mit einem drehenden Exzenterantrieb (34), dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Exzenterantrieb (34) derart ausgelegt ist, dass je Takt der Anteil der Befüllzeit des Füll- und
Pressraums (10) an der Taktzeit verlängert ist.
8.) Strangpresse nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Exzenterantrieb (34) derart gesteuert ist, dass er den Strangpresskolben (5) innerhalb seines Bewegungszyklus mit variabler Winkelgeschwindigkeit antreibt, wobei die Befüllzeit des Füll- und Pressraums (10) verlängert ist.
9.) Strangpresse nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der
Exzenterantrieb (34) einen Kurbeltrieb (2) und einen in der Geschwindigkeit steuerbaren Antriebsmotor (1) aufweist, welcher derart gesteuert ist, dass der Kurbeltrieb (2) im Bereich seines hinteren Totpunktes (UT) eine reduzierte Geschwindigkeit (Vmin) aufweist.
10.) Strangpresse nach Anspruch 7 oder 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Exzenterantrieb (34) derart gesteuert ist, dass die Rückbewegungszeit des Strangpresskolbens (5) verkürzt und/oder die Verweilphase des Strangpresskolbens (5) im zurückgezogenen Bereich vergrößert ist.
11.) Strangpresse nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Exzenterantrieb (34) reversierend dreht, wobei die Drehrichtungsumkehr in der rückwärtigen Endstellung des Strangpresskolbens (5) stattfindet.
12.) Strangpresse nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Antriebsmotor (1) als Wechselstrommotor mit einer Frequenzsteuerung ausgebildet ist.
13.) Strangpresse nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Exzenterantrieb (34) derart ausgelegt ist, dass der Gesamthub des Strangpresskolbens (5) größer als der erforderliche Presshub ist, wobei der
Strangpresskolben (5) am rückwärtigen Endes des Füll- und Pressraums (10) einen Leerhub (14) ausführt, der die Befüllungszeit des Füll- und Pressraumes (10) verlängert.
14.) Strangpresse nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Exzenterantrieb (34) einen Kurbeltrieb (2) aufweist, der als Koppelgetriebe ausgebildet ist, dessen Kurbel eine konstante Winkelgeschwindigkeit aufweist.
15.) Strangpresse nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Folgestrecke (33) einen Heizkanal (12) zum thermischen Aushärten des hindurchzuführenden Stranges beinhaltet, der teils ortsfeste (20) und teils an Druckerzeugern (18) abgestützte bewegliche Kanalwände (21) aufweist, wobei durch die Druckerzeuger (18) eine Verringerung der Stützkraft während des Presshubes des Strangpresskolbens (5) erzeugbar ist.
16.) Strangpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass in Abhängigkeit von den die Rohdichte des Stranges beeinflussenden Parametern eine Änderung des Abstützdruckes der auf die Kanalwände (21) einwirkenden Druckerzeuger (18) zwecks Einhaltung einer gleichbleibenden Rohdichte des Stranges durch
Regelung vorgesehen ist.
17.) Strangpresse nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass als Regelgröße zur Regelung des Abstützdruckes eine das aktuelle Moment am Antriebsmotor (1) messende und auswertende Anordnung vorgesehen ist.
18. ) Strangpresse nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass als Regelgröße zur Regelung des Abstützdruckes eine Messung der aktuellen Druckkraft des
Strangpresskolbens (5) sowie eine Auswertung des gemessenen Wertes vorgesehen sind.
19.) Strangpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, 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 (18) auf die bewegliche Wand (21) in Abhängigkeit vom gemittelten aktuellen Gewicht des Endproduktes automatisch veränderbar ist.
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