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Die
Erfindung betrifft eine Pressenbaueinheit mit einer Mehrzahl von
Pressenmodulen und eine Pressenbaueinheit, die eine Harz-Holz-Fasermatte komprimieren
kann, mit einer Mehrzahl in Längsrichtung
ausgerichteter Pressenmodule und ein Verfahren zum Bilden einer
Holzplatte durch Komprimieren einer Harz-Holz-Fasermatte.
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Flachpressplatten,
Furnierstreifenholz, Spanplatten und andere Pressprodukte auf Holzgrundlage
werden aus Holzpartikeln, -fasern, -splittern und dergleichen hergestellt,
die mit einem Bindemittel wie etwa mit einem Harz oder dergleichen
kombiniert werden können. Üblicherweise
werden das Holzprodukt und das Bindemittel zunächst zu einem kontinuierlichen
mattenartigen Produkt mit niedriger Dichte kombiniert, das verhältnismäßig geschmeidig ist.
Die Matte wird einer Presse zugeführt, wo sie unter hohem Druck
komprimiert wird, um eine verhältnismäßig dichte
und starre Tafel herzustellen. Um das Binden zu fördern und
gelegentlich, um das Aushärten
des Harzes zu erleichtern, kann die Matte während des Kompressionsprozesses
geheizt werden.
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In
bekannten kontinuierlichen Pressen wie etwa in der in den
US-Patenten Nr. 6.142.068 und
Nr.
6.098.532 offenbarten
Vorrichtung transportieren ein Paar endloser Stahlbänder eine
Matte zwischen gegenüberliegend
angeordneten flexiblen Einziehplatten und daraufhin über feststehende
geheizte Pressentische. Die flexiblen Platten und Pressentische definieren
einen Spalt mit einem an der Einlassseite zusammenlaufenden Abschnitt,
in dem die Matte auf eine Enddicke komprimiert wird, und mit einem
Abschnitt auf der Auslassseite, in dem die Matte auf der gewünschten
Größe gehalten
und geheizt wird, damit das Bindemittel abbindet. Zwischen den Platten/Pressentischen
sind Walzen und ein Band vorgesehen, um die Reibung zu verringern.
An den flexiblen Platten ist eine Anordnung hydraulischer Stellglieder
befestigt, um die Form der Bänder
und Platten einzustellen. Diese Systeme erfordern, dass die Matte
während
des Komprimierens durch einen beschränkten Raum gezogen wird, was
schwierig sein kann und den Betrag der Kompression, der erreicht werden
kann, beschränken
kann. Darüber
hinaus ist üblicherweise
erhebliche Wärme
erforderlich, um durch den Werkstoff die geforderte Heizung zum
Fixieren des Harzbindemittels zu erreichen, was schwierig und teuer
sein kann.
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In
den US-Patentanmeldungen Ifd. Nr. 10/368.950 (Prioritätsanmeldung
zur
DE 10 2004 007
947 A1 ), Ifd. Nr. 10/368.961 und Ifd. Nr. 10/637.984, die
durch einen der Erfinder der vorliegenden Anmeldung erfunden oder
mit erfunden wurden, sind ein System und ein Verfahren zum Bilden eines
Pressverbundprodukts unter Verwendung eines oszillierenden Kompressionspressprozesses
offenbart. Alle diese Anmeldungen sind hier durch Literaturhinweise
eingefügt.
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Es
besteht weiter ein Bedarf an einer Kompressionsvorrichtung zum effizienten
Komprimieren einer Matte mit Holzkomponenten und einem Bindemittel.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Pressenbaueinheit
zum effizienten Komprimieren einer Matte mit Holzkomponenten und einem
Bindemittel zu schaffen, die die oben erwähnten Nachteile nicht besitzt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Pressenbaueinheit nach Anspruch 1 oder 10 bzw. durch ein Verfahren
zum Bilden einer Holzplatte nach Anspruch 16. Weiterbildungen der
Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Es
wird eine Pressenbaueinheit zur Herstellung eines Pressholzprodukts
offenbart. Die Pressenbaueinheit ent hält eine Anzahl von Modulen
mit gegenüberliegend
angeordneten oberen und unteren Presseneinheiten. Die oberen und
unteren Presseneinheiten definieren einen Kanal, durch den eine
Matte auf Holzgrundlage angeordnet wird. Der obere und der untere
Pressentisch werden auf einem nicht linearen Weg, z. B. auf einem
kreisförmigen
Bewegungsweg, angetrieben, um die Matte zu komprimieren. Der obere
und der untere Pressentisch werden synchronisiert und bewegen sich
in entgegengesetzten Drehrichtungen, so dass die Pressentische die
Matte ebenfalls durch die Pressenbaueinheit bewegen. Den kreisförmigen Bewegungsweg
definiert eine Exzenterwellen-Antriebsbaueinheit, wobei die Exzenterwellen
durch einen Motor angetrieben werden. Eine Getriebeeinheit koordiniert
die Drehung der Exzenterwellen-Antriebsbaueinheiten in jedem Modul, während Zwischengetriebebaueinheiten
die Getriebeeinheiten verbinden, um den Betrieb der Module zu koordinieren.
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In
einer Ausführungsform
der Pressenbaueinheit ist eine Mehrzahl von Pressenmodulen vorgesehen.
Jedes Pressenmodul enthält
eine erste Antriebswelle, die mit einem unteren Pressentisch verbunden
ist, und eine zweite Antriebswelle, die mit einem gegenüberliegend
angeordneten oberen Pressentisch verbunden ist, um einen Spalt dazwischen zu
definieren. Eine Antriebsbaueinheit enthält einen Motor und einen Antriebsstrang,
der die erste und die zweite Antriebswelle antreibt. Drehen der
ersten Antriebswelle bewegt den unteren Pressentisch entlang eines
kreisförmigen
Bewegungswegs und Drehen der zweiten Antriebswelle bewegt den oberen
Pressentisch entlang eines im Wesentlichen kreisförmigen Bewegungswegs,
der dem Bewegungsweg des ersten Pressentischs entgegengerichtet
ist.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung enthalten die erste und die zweite Antriebswelle eine Mehrzahl
konzentri scher Abschnitte mit einer Symmetrieachse, die koaxial
zu der Drehachse der Antriebswelle ist, und eine Mehrzahl exzentrischer
Zylinderabschnitte mit einer Symmetrieachse, die gegenüber der
Drehachse der Antriebswelle versetzt ist.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung enthalten die Pressenmodule einen Satz von Lagerbaueinheiten,
die die konzentrischen Abschnitte der Antriebswellen mit dem Rahmen
koppeln, und einen zweiten Satz von Lagerbaueinheiten, die den Pressentisch
drehend mit den exzentrischen Abschnitten der ersten Antriebswelle
koppeln.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung enthalten die Pressenmodule zwei exzentrische obere Antriebswellen,
die an dem oberen Pressentisch befestigt sind, und zwei exzentrische
untere Antriebswellen, die an dem unteren Pressentisch befestigt sind.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung enthält
der Antriebsstrang eine Anzahl von Getrieben, wobei jedes Getriebe
die Drehbewegung der Antriebswellen in den Pressenmodulen koordiniert.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung sind benachbarte Getriebe mit Zwischengetrieben miteinander
verbunden, so dass der untere Pressentisch jeder der unteren Pressenbaueinheiten
auf seinem kreisförmigen
Bewegungsweg synchronisiert ist.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der
folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die Zeichnung
Bezug nimmt; es zeigen:
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1 eine
isometrische Ansicht einer Pressenbaueinheit gemäß der Erfindung;
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2 eine
Vorderansicht der in 1 gezeigten Pressenbaueinheit;
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3 eine
perspektivische Ansicht einer unteren Presseneinheit für die in 1 gezeigte
Pressenbaueinheit;
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4A eine
perspektivische Ansicht einer Exzenterwelle für die in 1 gezeigte
Pressenbaueinheit;
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4B eine
Teilansicht in aufgelösten
Einzelteilen einer Exzenterwellen-Antriebsbaueinheit für die in 1 gezeigte
Pressenbaueinheit;
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4C eine
perspektivische Ansicht einer Exzenterwellen-Antriebsbaueinheit
für die
in 1 gezeigte Pressenbaueinheit;
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5 eine
Vorderansicht eines Abschnitts einer Getriebebaueinheit für die in 1 gezeigte Pressenbaueinheit;
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6A eine
Skizze eines Abschnitts der in 1 gezeigten
Pressenbaueinheit, die die Pressenmodule in dem vollständig ausgefahrenen
Abschnitt des Kompressionszyklus einer Holzfasermatte zeigt;
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6B eine
Skizze eines Abschnitts der in 1 gezeigten
Pressenbaueinheit, die die Pressenmodule in dem vollständig eingefahrenen
Abschnitt des Zyklus und das Freigeben von der Pressholzfasermatte
zeigt;
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7 eine
Skizze eines Abschnitts einer alternativen Ausführungsform der Pressenbaueinheit, die ähnlich 6A ist,
wobei sie anstelle der oberen Presseneinheiten eine feste Wand aufweist.
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Anhand
der Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen,
wird nun eine beispielhafte Pressenbaueinheit zum Bilden eines Verbundholzprodukts
wie etwa einer Pressplatte gemäß der Erfindung
beschrieben.
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1 zeigt
eine isometrische Ansicht einer beispielhaften Pressenbaueinheit 100 gemäß der Erfindung
und 2 zeigt eine Vorderansicht der Pressenbaueinheit 100.
Die Pressenbaueinheit 100 enthält eine Anzahl in Längsrichtung
ausgerichteter Pressenmodule 110, die zusammenwirken, um
eine Holzproduktplatte beliebiger Länge herzustellen. Wie im Folgenden
diskutiert wird, sind die Pressenmodule 110 mit einer Getriebebaueinheit 130 miteinander verbunden
und werden mit einer Mehrzahl von Motoren 150 angetrieben.
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Die
in 1 gezeigte Pressenbaueinheit 100 enthält zehn
normale Pressenmodule 110 und ein Niederdruckpressenmodul 110' in der Nähe des Auslassendes
der Pressenbaueinheit 100. Abgesehen davon, dass das Niederdruckpressenmodul 110' verbreitert
ist, um eine größere Länge über den
distalen Abschnitt der Pressenbaueinheit 100 abzudecken,
in dem niedrigere Drücke
festgestellt werden, ist das Niederdruckpressenmodul 110' im Wesentlichen
gleich den normalen Pressenmodulen 110. Die Pressenmodule 110, 110' definieren
zusammenwirkend durch die Presseneinheit einen sich verjüngenden
Mittelkanal 102, durch den eine Matte auf Harz-Holz-Grundlage
(in 1 nicht gezeigt), die üblicherweise ein Bindemittel
enthält,
zugeführt
und komprimiert wird, um die gewünschte
Pressholzplatte herzustellen. Das Bindemittel kann z. B. ein wasserlösliches
oder nicht wasserlösliches
Alkaliphenolharz und Säure phenolharz,
ein Resorcinformaldehydharz, ein Harnstoffformaldehydharz, ein Isocyanatharz
oder dergleichen sein.
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Jedes
der Pressenmodule 110 der Pressenbaueinheit 100 enthält eine
untere Presseneinheit 112 und eine gegenüberliegende
obere Presseneinheit 114, wobei die unteren und die oberen
Presseneinheiten 112, 114 zusammenwirken, um die
Matte zu komprimieren und durch die Pressenbaueinheit 100 vorwärts zu treiben.
Insbesondere treibt die untere Presseneinheit 112 einen
unteren Pressentisch 113 auf einem kreisförmigen Bewegungsweg
an und treibt die obere Presseneinheit einen gegenüberliegend
angeordneten oberen Pressentisch 115 auf einen kreisförmigen Bewegungsweg
an, wobei sich der obere Pressentisch 115 in Bezug auf
den unteren Pressentisch 113 entgegengesetzt dreht. Wie
im Folgenden beschrieben wird, ist die Bewegung des unteren Pressentischs 113 mit
der Bewegung des oberen Pressentischs 115 so synchronisiert,
dass der untere Pressentisch 113 seinen höchsten Punkt
(d. h. Verschmälerung
des Kanals 102) im Wesentlichen zum gleichen Zeitpunkt
erreicht, zu dem der obere Pressentisch 115 seinen tiefsten
Punkt erreicht. Ähnlich
erreicht der untere Pressentisch 113 seinen tiefsten Punkt
(d. h. Aufweitung des Kanals 102) im Wesentlichen zu dem
gleichen Zeitpunkt, zu dem der obere Pressentisch 115 seinen
höchsten
Punkt erreicht. Somit wird die zwischen dem unteren Pressentisch 113 und
dem oberen Pressentisch 115 angeordnete Holzmatte komprimiert,
während
sich der untere und der obere Pressentisch 113, 115,
die gegenüberliegen,
aufeinander zu bewegen. Außerdem sind
der untere und der obere Pressentisch 113, 115 so
konstruiert und werden sie so angetrieben, dass sie die Matte durch
den Kanal 102 vorwärts
treiben. Daraufhin wird die Matte freigegeben, während sich die Pressentische 113, 115 auf
ihren kreisförmigen Wegen
weiter und dabei von der Matte weg bewegen.
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In 3 ist
eine typische untere Presseneinheit 112 getrennt gezeigt.
Die obere Presseneinheit 114 ist im Wesentlichen ähnlich der
unteren Presseneinheit 112 und wird somit nicht getrennt
ausführlich beschrieben.
Die untere Presseneinheit 112 enthält zwei (im Folgenden beschriebene)
Exzenterwellen-Antriebsbaueinheiten 160, die drehbar in
jeweiligen Ölwannen 170 angeordnet
sind. Die Ölwannen 170 enthalten
einen unteren Wannenabschnitt 172 und einen verschachtelten
oberen Wannenabschnitt 174, so dass sie an die Bewegung
des Pressentischs 113 angepasst werden können.
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Der
untere Pressentisch 113 ist an den Exzenterwellen-Antriebsbaueinheiten 160 befestigt.
Die Exzenterwellen-Antriebsbaueinheiten 160 werden synchron
gedreht und bewegen den unteren Pressentisch 113 zusammenwirkend
entlang eines kreisförmigen
Bewegungswegs, wobei sie eine konstante Orientierung des unteren
Pressentischs 113 aufrechterhalten. An der Unterseite der Ölwannen 170 ist
eine Stützplatte 165 vorgesehen,
mit der die untere Presseneinheit 112 an einer Umfangsrahmenbaueinheit 120 (2)
befestigt ist.
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Obgleich
es in der Erfindung nicht notwendig ist, können der untere und der obere
Pressentisch 113, 115 geheizt werden, um eine
gewünschte
Wärmezufuhr
zu der Matte zu erzielen und/oder um einen Wärmeverlust von der Matte auszuschließen oder
zu behindern. In einer Ausführungsform
der Erfindung enthalten der untere und der obere Pressentisch 113, 115 eine
Mehrzahl von (nicht gezeigten) Querkanälen, durch die ein geheiztes
Fluid umgewälzt
werden kann, um die Pressentische 113, 115 zu
heizen.
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4A zeigt
eine Exzenterwelle 162 für die Exzenterwellen-Antriebsbaueinheiten 160.
Die Exzenterwelle 162 ent hält eine Anzahl konzentrischer Abschnitte 164 (wovon
sechs gezeigt sind), die sich mit exzentrischen Abschnitten 166 (wovon
fünf gezeigt
sind) abwechseln. Die konzentrischen Abschnitte 164 sind
Zylinderabschnitte, die koaxial zu der Wellendrehachse 90 sind.
Die exzentrischen Abschnitte 166 sind Zylinderabschnitte,
die gegenüber der
Wellendrehachse 90 versetzt sind. Die exzentrischen Abschnitte 166 sind
um eine gemeinsame versetzte Achse (nicht gezeigt) angeordnet. Der
Fachmann kann feststellen, dass die Exzenterwelle 162 im
Wesentlichen eine Kurbelwelle ist, wobei die "Kurbel"-Abschnitte (d. h. die exzentrischen
Abschnitte 166) in der gleichen Richtung gegenüber der
Drehachse 90 versetzt sind. Außerdem wird betrachtet, dass
mehr oder weniger exzentrischer Abschnitte 166, einschließlich z.
B. nur eines exzentrischen Abschnitts 166, verwendet werden
können,
ohne von der Erfindung abzuweichen.
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4B zeigt
eine Darstellung in aufgelösten Einzelteilen
einer Seite der Exzenterwellen-Antriebsbaueinheit 160 mit
Lagerbaueinheiten 168 und zugehörigen Buchsen 167,
die um jeden der Abschnitte 164 und 166 der Exzenterwelle 162 angeordnet
sind. In 4C ist eine zusammengesetzte
Exzenterwellen-Antriebsbaueinheit 160 gezeigt. Außerdem sind in 4C herkömmliche
Endunterstützungsbaueinheiten 169 gezeigt.
Für die
in 3 gezeigte untere Presseneinheit sind die um die
konzentrischen Abschnitte 164 angeordneten Lagerbaueinheiten 168 an
der festen Stützplatte 165 (3)
befestigt, während
die um die exzentrischen Abschnitte 166 angeordneten Lagerbaueinheiten 168 über eine
Umsetzplatte 163 an dem unteren Pressentisch 113 (3) befestigt
sind. Die obere Presseneinheit 114 ist ähnlich konstruiert.
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Das
Drehen der Exzenterwellen 162 um ihre jeweiligen Drehachsen 90 veranlasst,
dass sich die befestigten un teren Pressentische 113 entlang
eines kreisförmigen
Bewegungswegs bewegen, während die
Orientierungen der unteren Pressentische 113 aufrechterhalten
werden. Wie oben erwähnt
wurde, ist die obere Presseneinheit 114 im Wesentlichen
die gleiche wie die untere Presseneinheit 112. Der obere Pressentisch 115 bewegt
sich entlang eines sich entgegengesetzt drehenden kreisförmigen Bewegungswegs.
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Wieder
anhand der 1 und 2 ist zu sehen,
dass der Mittelkanal 102 im Wesentlichen durch die Abstände zwischen
den unteren Pressentischen 113 und den oberen Pressentischen 115 definiert
ist. Die oberen und die unteren zusammenlaufenden Zuführungspressentische 105 sind
in 1 ebenfalls gezeigt. Die Exzenterwellen 162 für die unteren
Presseneinheiten 112 drehen sich entgegengesetzt zur Drehrichtung
der Exzenterantriebswellen 162 für die oberen Presseneinheiten 114,
so dass sich die unteren und die oberen Pressentische 113, 115 in
entgegengesetzten Drehrichtungen bewegen. Die Kreisbewegungen der
unteren und der oberen Pressentische 113, 115 sind
vorzugsweise eng synchronisiert, so dass die unteren Pressentische 113 zum
gleichen Zeitpunkt in einer Stellung am weitesten in dem Mittelkanal 102 sind,
zu dem die sich entgegengesetzt drehenden oberen Pressentische 115 in
einer Stellung am weitesten in dem Mittelkanal 102 sind,
wobei die Matte an diesem Punkt maximal komprimiert wird. Außerdem bewegen
sich an diesem Punkt die unteren und die oberen Pressentische 113, 115 beide
vorwärts,
wodurch die Matte durch die Pressenbaueinheit 100 vorwärts getrieben
wird. Die unteren und die oberen Presseneinheiten 112, 114 sind
starr durch eine Umfangsrahmenbaueinheit 120 unterstützt.
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Die
Getriebebaueinheit 130 ist vorgesehen, um die Zeitsteuerung
in jedem der Pressenmodule 110 zu koordinieren und um die
Zeitsteuerung unter den mehreren Pressenmodulen 110 zu
koordinieren. Wie am deutlichsten in den
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1 und 2 zu
sehen ist, enthält
die Getriebebaueinheit 130 eine Getriebeeinheit 132 für jedes
Pressenmodul 110, Zwischengetriebe 140, die benachbarte
Getriebeeinheiten 132 verbinden, und Antriebsstränge 138,
die zu dem Niederdruckpressenmodul 110' verlaufen. Die Pressenmodule 110 sind
mit Zwischenantriebswellen 128 an der Getriebebaueinheit 130 befestigt.
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5 zeigt
eine Vorderansicht zweier Getriebeeinheiten 132, die mit
Zwischengetrieben 140 miteinander verbunden sind. Die Getriebeeinheiten 132 enthalten
zwei untere Antriebszahnräder 134, die über Zwischenantriebswellen 128 (2)
mit der oberen Presseneinheit 112 verbunden sind. Die beiden
oberen Antriebszahnräder 136 sind über ähnliche
Zwischenantriebswellen 128 mit der oberen Presseneinheit 114 verbunden.
Die mittleren Verbindungszahnräder 138 verbinden
die unteren und die oberen Antriebszahnräder 134, 136,
um die Zeitsteuerung der unteren und der oberen Presseneinheiten 112, 114 in
einem Pressenmodul 110 zu koordinieren. Wie durch die Pfeile
in 5 angegeben ist, drehen sich die unteren Antriebszahnräder 134 in
entgegengesetzter Richtung zu den oberen Antriebszahnrädern 136.
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Das
Zwischengetriebe 140 stellt ein Zwischenzahnrad 142 bereit,
das die oberen Antriebszahnräder 136 zwischen
zwei angrenzenden Getriebeeinheiten 132 verbindet. Die
Getriebebaueinheit 130 stellt einen unkomplizierten Zeitsteuerungsmechanismus
bereit, so dass die untere Presseneinheit 112 in einem
Modul in einer gewünschten
Koordination mit der entsprechenden oberen Presseneinheit 114 gehalten
werden kann und dass der Betrieb aller Pressenmodule 110 so
aufrechterhalten werden kann, dass sie koordiniert zusammenwirken.
Außerdem
arbeitet die Getriebebaueinheit 130 so, dass sie die Leistung
zwischen den Pressenmodulen 110 verteilt, während die
Pressenbauein heit 100 arbeitet. Die zwei Pressenhalbmodule 110' sind mit Erweiterungsantriebssträngen 138 mit
der Kette der Getriebebaueinheiten 130 verbunden.
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Wieder
anhand der 1 und 2 sind eine
Anzahl von Elektromotoren 150 wenigstens mit einigen der
Pressenmodule 110 so in Eingriff, dass sie sie antreiben,
wobei sie die Bewegungsleistung für die Pressenbaueinheit 100 bereitstellen.
Die Motoren 150 können
von irgendeinem geeigneten Typ sein, wie er im Gebiet gut bekannt
ist, und können
alternativ mit Leistung versorgt werden, ohne von der Erfindung
abzuweichen. Die Motoren 150 müssen kumulativ ausreichend
Leistung bereitstellen, um die gewünschte Pressenfunktionalität zu erzielen,
d. h., um die Matte zu komprimieren und um die verschiedenen Komponenten
der Pressenbaueinheit 100 zu betreiben. Es wird betrachtet,
dass die Erfindung z. B. unter Verwendung einzelner Motoren für jede der Exzenterwellen-Antriebsbaueinheiten 160 verwirklicht
werden kann. In der in 1 gezeigten Pressenbaueinheit 100 gibt
es vierundvierzig Exzenterwellen-Antriebsbaueinheiten 160,
d. h. vier Exzenterwellen-Antriebsbaueinheiten 160 für jedes
Pressenmodul 110 und zwei Exzenterwellen-Antriebsbaueinheiten 160 für jedes
Niederdruckpressenmodul 110'.
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In
der momentan bevorzugten Pressenbaueinheit 100 sind zwanzig
Motoren 150 verwendet. Der spezifische Typ, die spezifische
Anzahl und die spezifische Größe des Motors
hängen
offensichtlich von der besonderen Anwendung, von Entwurfsbeschränkungen
und wirtschaftlichen Beschränkungen und
von der Motorverfügbarkeit
ab. Darüber
hinaus brauchen die Motoren 150 nicht alle die gleiche
Leistung zu haben. Zur Vereinfachung der Entwicklung der momentanen
Pressenbaueinheit 100 haben die Motoren 150 aber
alle den gleichen Typ und die gleiche Leistung. Es wurden Asynchronmotoren
mit natürlichen
Lastverteilungsfähigkei ten
gewählt.
Insbesondere sind die ausgewählten
Motoren D-Motoren mit 74,57 kW.
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Wieder
anhand von 2 sind die Motoren 150 über Zwischenantriebswellen 158 mit
den Pressenmodulen 110 verbunden. Insbesondere ist in der vorliegenden
Baueinheit 100 jeder Motor 150 mit einer Zwischenantriebswelle 158 in
Eingriff, die entweder direkt oder über eine (nicht gezeigte) kurze
Verbindungswelle durch die Umfangsrahmenbaueinheit 120 verlaufen
kann. Die Zwischenantriebswelle 158 ist mit einer Exzenterwellen-Antriebsbaueinheit 160 so
in Eingriff, dass sie sie antreibt, wobei die Exzenterwellen-Antriebsbaueinheit 160 wiederum über eine
weitere Zwischenantriebswelle 128 mit der Getriebebaueinheit 130 in
Eingriff ist.
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In
der bevorzugten Anwendung sind die Motoren 150 über ausgewählte Pressenmodule 110 mit der
Pressenbaueinheit 100 verbunden. Es ist festzustellen,
dass die Getriebebaueinheit 130 nicht nur die Pressenmodule 110 synchronisiert,
sondern auch die durch die Motoren 150 bereitgestellte
Leistung über die
gesamte Pressenbaueinheit 100 an die Pressenmodule 110 und
an das Niederdruckpressenmodul 110' verteilt.
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Die
Auswahl, welche Exzenterwellen-Antriebsbaueinheiten 160 mit
den Motoren 150 direkt verbunden sind, ist ein Entwurfsparameter.
In der momentanen Ausführungsform
beruhten die Auswahlkriterien darauf, das niedrigste maximale Drehmoment
zu erzielen, das über
die Getriebebaueinheit 130 zwischen den Pressenmodulen 100 übertragen wird.
Um das übertragene
Drehmoment abzuschätzen,
wurde ein Algorithmus entwickelt, der auf den Kennlinien des Motors 150 und
auf den geschätzten Leistungsanforderungen
zum Komprimieren der Matte durch die Pressenbaueinheit 100 beruht.
- Schritt 1: Stelle die Wellendrehzahl ein.
- Schritt 2: Berechne unter Verwendung der Kennlinie die Motordrehmomentabgabe.
- Schritt 3: Initialisiere bei vollständig geöffneter Presse und teile einen
Zyklus in N Rotationsintervalle.
Für jedes Rotationsintervall:
Schritt
4: Berechne die Beschleunigung der Presse über ein Rotationsintervall.
Für jede Hälfte eines
Moduls:
Schritt 5: Berechne in jedem Halbmodul die Differenz
zwischen dem Motordrehmoment und dem zum Komprimieren der Matte
benötigten
Drehmoment.
Schritt 6: Berechne die Drehmomentübertragung von
Zahnrad zu Zahnrad.
Schritt 7: Berechne die Drehmomentübertragung vom
Zahnrad zur Welle.
Schritt 8: Berechne für jeden Motor die Übertragung
vom Motor zur Welle, die den Rotor des Motors, eine Antriebswelle
und eine Kopplung enthält.
Schritt
9: Inkrementiere zum nächsten
Halbmodul und gehe zu Schritt 5, bis alle Halbmodule fertig sind.
- Schritt 10: Inkrementiere das Rotationsintervall und gehe zu
Schritt 4, bis der Zyklus abgeschlossen ist.
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Diese
Berechnung wurde für
alle relevanten Kombinationen von Verbindungen des Motors 150 mit
Exzenterwellen-An triebsbaueinheiten 160 ausgeführt. Die
ausgewählte
optimale Konfiguration war diejenige, die zu dem niedrigsten über die
Getriebebaueinheit 130 übertragenen
maximalen Drehmoment führte.
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Unter
Verwendung dieses Algorithmus wurde eine optimale Lösung ausgewählt, in
der die meisten Motoren 150 in der Zone des höchsten Drucks der
Pressenbaueinheit 100 angeordnet waren. Natürlich hängt die
besondere Anordnung der Motoren 150 stark von der besonderen
Anwendung ab. Außerdem
wird betrachtet, dass in bestimmten Anwendungen andere Auswahlkriterien
geeignet sein können.
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6A ist
eine Skizze eines Abschnitts der Pressenbaueinheit 100,
in der die gesamte Stützstruktur
weggelassen worden ist, um einen Holzmattenwerkstoff 92 zu
zeigen, der durch die Pressenbaueinheit 100 zugeführt und
durch eine Mehrzahl von Pressenmodulen 110 komprimiert
wird. Wie in 6A gezeigt ist, sind alle unteren
Presseneinheiten 112, die sich entlang eines synchronisierten
kreisförmigen
Bewegungswegs bewegen, in dem Abschnitt des Zyklus in ihrer Stellung
am weitesten oben, während
alle oberen Presseneinheiten 114 in ihrer Stellung am weitesten
unten sind, so dass die Pressenmodule 110 den schmalsten
Spalt für
den Holzmattenwerkstoff 92 bilden. Aus den Pfeilen ist festzustellen,
dass sich die oberen und die unteren Presseneinheiten 112, 114 in
Richtung des für
den Holzmattenwerkstoff 92 gewünschten Wegs bewegen und den
Holzmattenwerkstoff 92 dadurch durch die Pressenbaueinheit 100 vorwärts treiben.
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6B ist
eine ähnliche
Skizze, die die unteren Presseneinheiten 112 in ihren Stellungen
am weitesten unten zeigt (wobei der Bewegungsumfang für Veranschaulichungszwecke übertrieben
ist) und die oberen Presseneinheiten 114 in ihrer Stellung
am weitesten oben zeigt. Die unte ren und die oberen Presseneinheiten 112, 114 trennen
sich von dem Holzmattenwerkstoff 92, wodurch die Reibung
zwischen den Presseneinheiten 112, 114 und dem
Holzmattenwerkstoff 92 beseitigt wird, so dass sich der Holzmattenwerkstoff 92 durch
die Pressenbaueinheit 100 vorwärts bewegt.
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In
einer momentan bevorzugten Ausführungsform
der Pressenbaueinheit 100 drehen sich die Exzenterwellen-Antriebsbaueinheiten 160 mit etwa
1000–1200
min–1.
Wie in den 6A und 6B gezeigt
ist, führt
die Pressenbaueinheit 100 somit näherungsweise 20-mal pro Sekunde
entlang der Länge
der Pressenbaueinheit 100 Kompressionstakte an dem Mattenwerkstoff 92 aus.
Der Kompressionstaktzyklus erzeugt an dem in 6A gezeigten
Punkt einen maximalen ausgeübten
Druck und in dem in 6B gezeigten Freigabeabschnitt des
Zyklus einen ausgeübten
Druck null. Obgleich der auf den Mattenwerkstoff 92 ausgeübte Druck
variiert, während
der Mattenwerkstoff 92 durch die Pressenbaueinheit 100 fortschreitet,
sind in Testläufen
eines Modellsystems Spitzendrücke
in der Matte von mehr als 41,37 Bar gemessen worden. Vorläufige Berechnungen
haben für
die offenbarte Pressenbaueinheit 100 eine Gesamtleistungsanforderung von
etwa 1790 kW ergeben. Somit ist festzustellen, dass der wesentliche
Arbeitsbetrag in das Komprimieren des Mattenwerkstoffs 92 geht.
Es ist festgestellt worden, dass der Mattenwerkstoff 92 von
der zyklischen Wiederholung der Kompression des Werkstoffs während des
Betriebs der Pressenbaueinheit 100 recht warm wird. In
einer Betriebsart der Erfindung ist keine zusätzliche Heizung des Mattenwerkstoffs 92 erforderlich,
da die innere Erwärmung wegen
der zyklischen Kompression und wegen der an dem Mattenwerkstoff 92 ausgeführten Arbeit
ausreichen, um die gewünschte
Temperatur des Mattenwerkstoffs 92 zu erzielen. Es wird
betrachtet, dass der Mattenwerkstoff 92 auf eine höhere Dichte
als die ursprüngliche Dichte
des einzelnen Holzprodukts in dem Mattenwerkstoff 92 komprimiert
werden kann.
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Wie
oben diskutiert wurde, können
die unteren und die oberen Pressentische 113, 115,
z. B. durch Umwälzen
von erwärmtem Öl oder von
einem anderen erwärmtem
Fluid durch Kanäle
in den Pressentischen 113, 115 geheizt werden.
Heizpressentische können
so arbeiten, dass sie z. B. einen Wärmeverlust von dem Mattenwerkstoff 92 begrenzen oder
verhindern, anstatt den Mattenwerkstoff 92 wesentlich zu
heizen.
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Wie
die 6A und 6B zeigen,
wird betrachtet, dass die Pressenbaueinheit 100 in einer kontinuierlichen
Betriebsart betrieben werden kann, so dass die Länge des Endprodukts beliebig
ausgewählt
werden kann. Das System kann ein programmierbares Schneidsystem
enthalten, um Tafeln mit einer ausgewählten Länge herzustellen.
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Obgleich
die Pressenmodule 110 in der hier offenbarten bevorzugten
Ausführungsform
gegenüberliegend
angeordnete untere und obere Presseneinheiten 112, 114 enthalten,
kann die Erfindung alternativ verwirklicht werden, wobei die Pressenmodule
nur an einer Seite, d. h. entweder an der oberen oder an der unteren
Seite, eine Presseneinheit enthalten und der Werkstoff 92 gegen
eine gegenüberliegende
Wand komprimiert wird. 7 ist eine Skizze ähnlich 6A,
in der eine alternative Pressenbaueinheit nur untere Pressenmodule 112 enthält, wobei
die unteren Pressentische 113 entlang eines kreisförmigen Bewegungswegs
angetrieben werden, während
die obere Oberfläche
des Spalts 102 durch eine feste Wand 105' definiert ist.
Die feste Wand kann z. B. Walzen oder ein (nicht gezeigtes) endloses Band
enthalten, um die Bewegung des Mattenwerkstoffs 92 durch
die Pressenbaueinheit zu erleichtern. Alternativ kann die untere
Oberfläche durch
eine feste Wand definiert sein, während die oberen Presseneinheiten
so vorgesehen sind, dass sie den Mattenwerkstoff 92 komprimieren.
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Obgleich
eine momentan bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung offenbart worden ist, um den Fachmann beim Verständnis der
Erfindung zu unterstützen,
ist die Erfindung nicht auf die offenbarte Pressenbaueinheit 100 beschränkt, wobei
der Fachmann auf dem Gebiet feststellt, dass an der Pressenbaueinheit 100 viele
unkomplizierte Änderungen
vorgenommen werden können,
ohne von der Erfindung abzuweichen. Insbesondere wird betrachtet,
dass die unteren und die oberen Pressentische 113, 115 entlang
eines nicht linearen Bewegungswegs angetrieben werden können, der
nicht kreisförmig
ist. Außerdem
können
in einer besonderen Presse natürlich mehr
oder weniger Pressenmodule 110 und/oder Niederdruckpressenmodule 100' genutzt werden. Die
Pressenmodule 110 können
mit alternativen Antriebsmitteln in Eingriff sein, um eine kreisförmige oder
eine andere zyklische nicht lineare Bewegung zu erzielen, wobei
z. B. eine zahnrad- oder riemengetriebene Baueinheit genutzt werden
kann, um die gewünschte
Bewegung zu erzielen. Obgleich Elektromotoren bevorzugt sind, können alternativ
andere Antriebseinrichtungen wie etwa Diesel- oder andere Motoren
genutzt werden oder können
hydraulische oder pneumatische Stellglieder die Bewegungskraft für die Pressenmodule 110 bereitstellen.
Es wird betrachtet, dass die gewünschte
Synchronisation der Pressenmodule 110 unter Verwendung
eines aktiven Überwachungs-
und Steuersystems verwirklicht oder verbessert werden kann. Die
Pressenmodule 110 können
vertikale Einstellmechanismen enthalten, durch die die Breite und/oder
das Profil des Kanals 102 wahlweise eingestellt werden
können,
um sie z. B. an verschiedene Mattenwerkstoffe anzupassen und/oder
um verschiedene Tafeldicken herzustellen.