TECHNISCHER BEREICH

Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet hydraulischer Einrichtungen zur Betätigung eines Presselements in einer Maschine für die Vermischung eines Mischgutes. Darüber hinaus betrifft diese Erfindung ein Verfahren zur Verwendung der Einrichtung.

STAND DER TECHNIK

Plastische Mischgute werden in der Regel durch große Rotoren vermischt. Ein Beispiel dafür ist in Figur la von PTL1 (EP 0 272 338 Al) dargestellt. Die Mischerwellen 5 und 6 sind mit Misch- oder Knetschaufeln 7 versehen, die zum Vermischen des Mischgutes verwendet werden.

Die in PTL1 beschriebene Anordnung ist mit einer Füllöffnung 16 versehen, die das Mischgut in die Anordnung einlässt. Ein Stempel 20 wird benutzt, um das Mischgut nach unten zu schieben und das Mischgut zu verdichten. Dies ermöglicht, dass während dem durch die Knetschaufeln ausgeführten Mischprozess ein Aufstieg des Mischgutes verhindert wird.

Wie auch in PTL1 beschrieben ist, bildet sich während des Mischprozess eine Gegenkraft, die den Stempel 20 nach oben schiebt und die große Schwankungen über der Zeit aufweist. Dieses Nachschieben und Verdrängen des Stempels während dem Verdichten nennt sich „Floaten“.

Insbesondere wenn der Stempel auf das Mischgut trifft, fährt er mit Kraftbegrenzung weiter nach unten. Durch das Vermischen des Mischgutes werden Kräfte auf den Stempel ausgeübt, die ihn auch entgegen seiner eigentlichen Fahrtrichtung zurückbewegen. Wenn aber die Kräfte nachlassen, fährt der Stempel mit einer erhöhten Geschwindigkeit wieder in die ursprüngliche Richtung. Durch diese Bewegung macht der Stempel deutlich mehr Hub als eigentlich erforderlich und es kommt zu einem erheblich höheren Ölverbrauch als eigentlich für den effektiven Hub erforderlich wäre.

Das Floaten verursacht große Lasten an dem Stempel und erfordert dedizierte Funktionen und Lösungen, die den hydraulischen Antrieb des Stempels erlauben. Ein Beispiel dafür ist in Figur lb dargestellt. Auf eine detaillierte Wiederholung der hydraulischen Anordnung wird deswegen verzichtet.

Der Nachteil dieses Beispiels ist, dass eine solche Anordnung eine zu geringe Regeldynamik aufweist und dass sie sehr kompliziert ist, da eine hohe Anzahl von Komponenten erforderlich ist.

Es ist deswegen eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine möglichst einfache hydraulische Vorrichtung herzustellen, die gleichzeitig ein zuverlässiges Antreiben während dem Floaten erlaubt. Darüber hinaus ist eine zusätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren herzustellen, die die Nachteile der in PTL1 offenbarten Lösung überwinden.

KURZFASSUNG

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Idee, dass die hydraulische Einrichtung so angeordnet ist, dass sie mit Differentialschaltung bei der Bewegung des Presselements in Richtung einer Komprimierung des Mischgutes und/oder beim Floaten angetrieben werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine hydraulische Einrichtung zur Betätigung eines Presselements in einer Maschine für die Vermischung eines Mischgutes, vorzugsweise eines Mischgutes aus Kautschuk bereitgestellt. Die Einrichtung umfasst mindestens einen hydraulischen Zylinder, der konfiguriert ist, das Presselement entlang einer ersten Achse zu bewegen. Die Einrichtung umfasst weiterhin eine erste Pumpe, die konfiguriert ist, den genannten hydraulischen Zylinder mit einem Druckmittel zu versorgen. Die Einrichtung umfasst weiterhin ein erstes z.B. als Regelventil konfiguriertes Ventil, das zwischen der ersten Pumpe und einer ersten Kammer des hydraulischen Zylinders angeordnet ist. Der Zylinder ist mit der ersten Kammer so angeordnet, dass eine Druckbeaufschlagung der ersten Kammer das Presselement in Richtung einer Komprimierung des Mischgutes bewegt (wenn die erste Kammer entlastet wird). Das erste Ventil ist konfiguriert, um eine Verbindung zwischen der ersten Pumpe und der ersten Kammer des hydraulischen Zylinders zu steuern. Parallel zu dem ersten Ventil ist ein hydraulischer Nebenweg angeordnet, wobei der genannte Nebenweg ein zweites Ventil umfasst, das den genannten Nebenweg zwischen der ersten Pumpe und der ersten Kammer des hydraulischen Zylinders öffnet oder sperrt. Weil sowohl das zweite Ventil als auch das Regelventil gleichzeitig geöffnet werden können, bildet sich eine Doppelöffnung zu der ersten Kammer. Diese Doppelöffnung ermöglicht, dass beim Floaten die Verbindung zwischen der ersten Kammer und der ersten Pumpe und/oder einer Speichervorrichtung verbessert werden kann. Diese Lösung ist komplett von der Differentialschaltung bei der Bewegung des Presselements in Richtung einer Komprimierung des Mischgutes und/oder beim Floaten unabhängig.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine hydraulische Einrichtung zur Betätigung eines Presselements in einer Maschine für die Vermischung eines Mischgutes, vorzugsweise eines Mischgutes aus Kautschuk, bereitgestellt. Die Einrichtung umfasst mindestens einen hydraulischen Zylinder, der konfiguriert ist, das Presselement entlang einer ersten Achse zu bewegen. Die Einrichtung umfasst weiterhin eine erste Pumpe, die konfiguriert ist, den genannten hydraulischen Zylinder mit einem Druckmittel zu versorgen, Die Einrichtung umfasst weiterhin ein erstes als Regelventil konfiguriertes Ventil, das zwischen der ersten Pumpe und einer ersten Kammer des hydraulischen Zylinders angeordnet ist. Der Zylinder ist mit der ersten Kammer so angeordnet, dass eine Druckbeaufschlagung der ersten Kammer das Presselement in Richtung einer Komprimierung des Mischgutes bewegt. In dem genannten hydraulischen Zylinder weist die genannte erste Kammer eine aktive Fläche auf, die größer ist, als eine aktive Fläche einer zweiten Kammer, wobei eine Druckbeaufschlagung der zweiten Kammer das Presselement in Richtung einer Entlastung des Mischgutes bewegt (wenn die erste Kammer entlastet wird). Das erste Ventil ist konfiguriert, eine Verbindung zwischen der ersten Pumpe und der ersten Kammer des hydraulischen Zylinders zu steuern. Die erste Kammer ist mit der zweiten Kammer des Zylinders verbindbar, damit sich bei Bewegung des Presselements zum Mischgut sowie beim Floaten eine Differentialschaltung des hydraulischen Zylinders ergibt. Durch die Differentialschaltung wird eine effektive Befüllung der kleinen Zylinderfläche, auch bei dynamischen Floating-Bewegungen, erreicht. Mit dieser Lösung wird die Kavitation prinzipbedingt vermieden und eine Nachsaugung von Druckmittel ist deswegen unnötig. Weiterhin werden durch die Differentialschaltung beide aktiven Seiten des Zylinders mit dem gleichen Druck beaufschlagt, was bei dynamischen Floating-Bewegungen zu einer deutlichen Stabilisierung der Zylinderkraft führt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine hydraulische Einrichtung bereitgestellt, wobei bei dem Entlasten des Mischgutes (beim Hochfahren) die erste Pumpe benutzt wird, um das Mischgut zu entlasten. Insbesondere wird nur in der Bremsphase mit dem ersten Ventil gegengehalten, um eine höhere Positioniergenauigkeit zu erreichen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine hydraulische Einrichtung bereitgestellt, wobei zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer eine Lasthaltevorrichtung angeordnet ist, wobei die Lasthaltevorrichtung ein als Lasthalteventil eingesetztes Druckbegrenzungsventil und ein parallel dazu eingesetztes Rückschlagventil umfasst. Alternativ könnte dies auch durch ein Regelventil zur Gegenhaltung ausgeführt werden. Das als Lasthalteventil eingesetzte Druckbegrenzungsventil und das parallel dazu eingesetzte Rückschlagventil ermöglichen den energieeffizienten Betrieb des mit hängender Last angeordneten Stempels. Da das Lasthalteventil die Last kompensiert, das Rückschlagventil jedoch eine nahezu druckverlustfreie Verbindung ermöglicht, wird durch diese Einrichtung die Gewichtskraft der vertikalen Last kompensiert, eine Hebebewegung aber freigegeben. Bei entsprechender Ausführung des Druckbegrenzungsventils 18 kann das Rückschlagventil entfallen. In diesem Fall kann die Lasthaltvorrichtung durch ein einzelnes Ventil ersetzt werden, wie z.B. durch ein Druckumlaufventil. Alternativ kann ein Ventil benutzt werden, das in DE 43 42 565 Al offenbart ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine hydraulische Einrichtung bereitgestellt, wobei parallel zu dem ersten Ventil ein hydraulischer Nebenweg angeordnet ist, wobei der genannte Nebenweg ein zweites Ventil umfasst, das den genannten Nebenweg zwischen der ersten Pumpe mit zweiter Kammer und der ersten Kammer des hydraulischen Zylinders öffnet oder sperrt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine hydraulische Einrichtung bereitgestellt, wobei das erste Ventil eine Verbindung zwischen der ersten Pumpe mit der zweiten Kammer, der ersten Kammer und einem Tank steuert. Mit „der ersten Pumpe mit der zweiten Kammer“ ist damit gemeint, dass die Strömung von der zweiten Kammer kommend gemeinsam mit der Strömung von der ersten Pumpe kommend im ersten Ventil geregelt werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine hydraulische Einrichtung bereitgestellt, wobei das erste Ventil zwei Subventile umfasst, die jeweils für die Steuerung einer Verbindung zwischen der ersten Pumpe mit der zweiten Kammer und der ersten Kammer und für die Steuerung einer Verbindung zwischen der ersten Kammer und einem externen Tank zuständig sind. Diese Lösung ist besonders vorteilhaft, da diese ermöglicht, die Funktionen einzeln zu steuern. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine hydraulische Einrichtung bereitgestellt, wobei die Einrichtung weiterhin eine Speichervorrichtung zur Speicherung von Druckmittel umfasst, die an der Verbindung angeschlossen ist, die die erste und die zweite Zylinderkammer miteinander verbindet. Diese Lösung ermöglicht eine effektive und effiziente Steuerung der Einrichtung beim Floaten, da durch diese Lösung die Druckschwankungen effektiv gedämpft werden können und der Energieverbrauch in dieser Phase deutlich reduziert wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine hydraulische Einrichtung bereitgestellt, wobei zwischen der genannten Speichervorrichtung und der genannten Verbindung, die die erste und die zweite Zylinderkammer miteinander verbindet, ein drittes Ventil angeordnet ist, das den Weg zu der Speichervorrichtung öffnet oder sperrt. Diese Lösung ermöglicht sowohl den Druck in der Speichervorrichtung zu regeln als auch das Druckmittel in der Speichervorrichtung wie gewünscht zu verwenden. Auch kann der Druck in der Speichervorrichtung für andere Nebenfunktionen oder nur in bestimmten Phasen der Stempelbewegung verwendet werden. Der Grund dafür ist, dass durch dieses dritte Ventil die Speichervorrichtung von dem Rest der hydraulischen Einrichtung isoliert werden kann. Darüber hinaus kann die Regelung der Einrichtung durch eine Pumpe (die zweite Pumpe, die in der Beschreibung erwähnt wird) erfolgen, die mit der Speichervorrichtung direkt verbunden ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine hydraulische Einrichtung bereitgestellt, wobei die Speichervorrichtung mit entsprechender Ventilbeschaltung wahlweise durch die erste Pumpe oder durch eine zweite Pumpe mit Druckmittel versorgt werden kann. Der Vorteil ist, dass das mit Druck beaufschlagte Druckmittel, das in der Einrichtung vorhanden ist, benutzt werden kann, um die Speichervorrichtung mit Druckmittel zu versorgen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine hydraulische Einrichtung bereitgestellt, wobei die aktive Fläche der ersten Kammer ringförmig ist und die aktive Fläche der zweiten Kammer kreisförmig ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine hydraulische Einrichtung bereitgestellt, wobei der hydraulische Zylinder weiterhin eine dritte Kammer umfasst, wobei die dritte Kammer vorzugsweise eine passive Kammer ist, die vorzugsweise mit einem Gas, z.B. Luft, gefüllt oder vakuumiert ist. Diese dritte Kammer ermöglicht das Verhältnis zwischen den aktiven Flächen wie gewünscht zu entwerfen. Z.B. kann durch diese Lösung der hydraulische Zylinder die äußeren Merkmale eines Unterkolbenzylinders aufweisen aber nichts desto trotz die Vorteile eines Oberkolbenzylinders aufweisen. Hierdurch können Vorteile bei der Einbausituation gewahrt bleiben.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Pressvorrichtung zur Betätigung eines Presselements in einer Maschine für die Vermischung eines Mischgutes bereitgestellt, vorzugsweise eines Mischgutes aus Kautschuk, die Folgendes umfasst: ein Presselement, das entlang einer axialen Richtung angetrieben ist, um das Mischgut zu pressen, und eine hydraulische Einrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der hydraulische Zylinder vorzugsweise koaxial zur axialen Richtung des Presselements angeordnet ist. Durch diese Ausrichtung kann eine hohe Kompaktheit erreicht werden, da sowohl der hydraulische Zylinder als auch die Mischkammer an der gleichen Achse angeordnet sind.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Einrichtung bereitgestellt, wobei während dem Floaten die Zylinderkraft des hydraulischen Zylinders mittels Differentialschaltung auf beide Kammern des Zylinders gewährleistet und stabilisiert wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, wobei während dem Floaten die Zylinderkraft des hydraulischen Zylinders bei der offenen Position des Speicherventils durch die Druckbeaufschlagung der Speichereinheit gewährleistet und stabilisiert wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, wobei während dem Bewegen des Presselements in Richtung einer Komprimierung des Mischgutes sowohl das erste als auch das zweite Ventil sich in einer offenen Position befinden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, wobei während dem Floaten des Presselements sowohl das erste als auch das zweite Ventil sich in einer offenen Position befinden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, wobei eine Regeleinheit die Position, Geschwindigkeit, Druck oder Kraft des hydraulischen Zylinders und Druck der ersten und zweiten Kammern mittels einer Kombination der genannten Ventile und Pumpen oder nur Teilen davon als Stellglieder regelt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, wobei eine Zeit-, Positions-, Druck- oder kraftabhängige Ablösung zwischen Positions-, Geschwindigkeits-, Druck- und Kraftregelung ausgeführt ist, wodurch vorzugsweise eine reduzierte Geschwindigkeit zwischen Fahren und Floaten entfällt.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Teile und / oder auf ähnliche Teile und / oder auf entsprechende Teile des Systems beziehen. Zu den Figuren:

Figur la und Figur lb zeigen einen Innenmischer und eine zu dem Innenmischer dedizierte hydraulische Vorrichtung nach dem Stand der Technik;

Figur 2 zeigt eine hydraulische Einrichtung zur Betätigung eines Presselements in einer Maschine für die Vermischung eines Mischgutes, vorzugsweise eines Mischgutes aus Kautschuk, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Figur 3 zeigt ein Detail eines hydraulischen Zylinders einer Einrichtung zur Betätigung eines Presselements in einer Maschine für die Vermischung eines Mischgute, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Figur 4 zeigt ein Detail eines hydraulischen Zylinders einer Einrichtung zur Betätigung eines Presselements in einer Maschine für die Vermischung eines Mischgute, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben, wie sie in den beigefügten Figuren gezeigt sind. Nichtsdestotrotz ist die vorliegende Erfindung nicht auf die besonderen Ausführungsformen beschränkt, die in der folgenden detaillierten Beschreibung beschrieben und in den Figuren gezeigt sind, sondern die beschriebenen Ausführungsformen veranschaulichen lediglich einige Aspekte der vorliegenden Erfindung, deren Schutzbereich durch die Ansprüche definiert ist.

Weitere Änderungen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann klar. Die vorliegende Beschreibung umfasst somit alle Änderungen und / oder Variationen der vorliegenden Erfindung, deren Schutzbereich durch die Ansprüche definiert ist.

Figur 2 zeigt eine hydraulische Einrichtung 1000 zur Betätigung eines Presselements (ab jetzt einfach „Stempel“ genannt) in einer Maschine für die Vermischung eines Mischgutes. Die hydraulische Einrichtung 1000 umfasst zwei hydraulische Zylinder 10. Die Zahl der Zylinder ist nicht auf zwei beschränkt. In einer alternativen Einführungsform, die in Figur 4 dargestellt ist und im Laufe der Beschreibung genauer beschrieben wird, ist die Einrichtung mit einem einzelnen Zylinder versehen. Alternativ kann die Einrichtung 1000 mit mehreren Zylindern versehen sein.

Der hydraulische Zylinder 10 umfasst eine erste Kammer 101 und eine zweite Kammer 102. Wie im Laufe der Beschreibung genauer beschrieben wird, ist die erste Kammer 101 so angeordnet, dass eine Druckbeaufschlagung der ersten Kammer 101 einen Stempel 50 in Richtung einer Komprimierung des Mischgutes bewegt.

Es ist besonders vorteilhaft, dass die aktive Fläche 101a der ersten Kammer 101 größer als die aktive Fläche 102a der zweiten Kammer 102 ist. Der Grund dafür ist, dass weniger Druckmittel gebraucht wird, um den Kolben beim Floaten anzutreiben. In Figur 2 ist ein Unterkolbenzylinder dargestellt. Die Kolbenstange 103 ist mit einem Stempel (nicht gezeigt) verbunden, damit die axiale Bewegung der Kolbenstange 103 an den Stempel übertragen wird.

Eine erste Pumpe 13 ist konfiguriert um die erste Kammer 101 und die zweite Kammer 102 mit Druckmittel (z.B. Öl) zu versorgen. Die erste Pumpe 13 kann alternativ durch eine Mehrzahl von drehzahlvariablen, schwenkwinkelvariablen oder konstanten Pumpen ersetz werden.

Zwischen der ersten Pumpe 13 und der zweiten Kammer 102 ist ein hydraulischer Weg angeordnet, der ein Rückschlagventil 17, z.B. ein federbelastetes Rückschlagventil umfasst, das Druckbegrenzungsventil 18 kann wahlweise mit einer internen oder einer externen Steuerölabführung (y-Anschluss) versehen werden. Vorzugsweise ist eine externe Steuerölabführung. Die Sperrrichtung des Rückschlagventils 17 geht von der zweiten Kammer 102 zu der ersten Pumpe 13. Das Rückschlagventil 17 ermöglicht die verlustfreie Durchströmung des Druckmittels in die zweite Kammer 102, wenn z.B. der Stempel in Richtung einer Entlastung des Mischgutes bewegt wird (in Gegenrichtung zur Lasthaltung).

Ein als Lasthalteventil eingesetztes Druckbegrenzungsventil 18 (ab jetzt einfach „Lasthalteventil“ genannt) und das parallel dazu eingesetztes Rückschlagventil 17 ermöglichen den energieeffizienten Betrieb des mit hängender Last angeordneten Stempels 50. Da das Lasthalteventil 18 die Last kompensiert, das Rückschlagventil 17 jedoch eine nahezu druckverlustfreie Verbindung ermöglicht, wird durch diese Einrichtung die Gewichtskraft der vertikalen Last kompensiert. Im Falle einer horizontalen Anordnung des Stempels 50 würden diese Ventile entfallen; das Systemverhalten hingegen wäre identisch. In der vertikalen Anordnung können die Ventile optional ebenfalls entfallen; hierbei erfolgt ein energieaufwändigerer Betrieb der ersten Pumpe 13. Alternativ könnte diese Funktion durch ein Regelventil zur Gegenhaltung (nicht gezeigt) ausgeführt werden.

Bei entsprechender Ausführung des Druckbegrenzungsventils 18 kann das Rückschlagventil 17 entfallen. In diesem Fall kann die Lasthaltevorrichtung, die aus dem Drückbegrenzungsventil 18 und dem Rückschlagventil 17 besteht, durch ein einzelnes Ventil ersetzt werden, wie z.B. durch ein Druckumlaufventil. Alternativ kann ein Ventil benutzt werden, das in DE 43 42 565 Al offenbart ist.

Es ist in der Tat ein Vorteil dieser Erfindung, dass die Achsrichtung des hydraulischen Zylinders 10 in jedem Winkel zur horizontalen angeordnet werden kann.

Ein erstes als Regelventil konfiguriertes Ventil 11 (ab jetzt einfach „Regelventil“ genannt) ist zwischen der ersten Pumpe 13 und der ersten Kammer 101 des hydraulischen Zylinders 100 angeordnet. Das Regelventil 11 steuert eine Verbindung zwischen der ersten Pumpe 13 (sowie der zweiten Kammer 102), der ersten Kammer 101 und einem Tank 19. Wie aus dem Verlauf der Beschreibung klarer wird, erlaubt das Regelventil 11 das variable Drosseln des Druckmittelzuflusses zur und von der ersten Kammer 101. In dem dargestellten Beispiel ist das Regelventil ein 3/2 Wege Regelventil, wobei alternativ das Regelventil zwei einzelne Subregelventile umfassen kann, die die gleiche Funktion ausüben.

Parallel zu dem Regelventil 11 ist ein hydraulischer Nebenweg angeordnet, wobei dieser Nebenweg ein zweites Ventil 12 (ab jetzt einfach „Bypassventil“ genannt) umfasst, das den genannten Nebenweg zwischen der ersten Pumpe 13 und der ersten Kammer 101 des hydraulischen Zylinders 10 öffnet oder sperrt. Das Bypassventil 12, das ein 2/2 Wege Ventil ist, erlaubt das druckverlustfreie Kurzschließen der Zylinderkammern beim Floaten und bei einer Bewegung des Stempels in Richtung einer Komprimierung des Mischgutes. Alternativ könnte die Funktion des Bypassventils auch über ein entsprechend groß dimensioniertes Regelventil bei vollständiger Öffnung erfolgen.

Die hydraulische Einrichtung umfasst weiterhin eine Speichervorrichtung 14 zur Speicherung von Druckmittel, die an einer Leitung angeschlossen ist, die die erste Pumpe 13 mit dem Bypassventil 12 in Verbindung setzt. Diese Leitung umfasst ein Ventil 16 (ab jetzt einfach Speicherventil genannt) zum Trennen der Speichervorrichtung 14 von den Komponenten, die oben in der Beschreibung im Detail erläutert wurden. Eine zweite Pumpe 15 führt das Druckmittel in die Speichervorrichtung 14 zu. Alternativ kann eine Mehrzahl von drehzahlvariablen, schwenkwinkelvariablen oder konstanten Pumpen zum Laden des Speichers vorgesehen sein, die konfiguriert sind, die Speichervorrichtung 14 direkt mit Druckmittel zu versorgen. Ferner können die erste Pumpe 13 und die zweite Pumpe 15 bei entsprechender Beschaltung durch eine einzige Pumpe ersetzt werden, die beide Aufgaben ausführt.

In Figur 3 ist eine Pressvorrichtung schematisch dargestellt und insbesondere ein Detail des hydraulischen Zylinders, wie auch aus PTL1 bekannt ist. In dieser Vorrichtung sind zwei Zylinder 10 seitlich an der Mischkammer angeordnet. Die zwei Kolbenstangen 103 sind durch ein Querstück 51 miteinander verbunden. Darüber hinaus ist das Querstück 51 mit einem Schaft 50a verbunden, der direkt mit dem Stempel 50 verbunden ist. Bei dieser Variante werden die Kolbenstangen 103 und der Schaft 50a in der gleichen Richtung parallel nebeneinander betätigt.

Die Zylinder 10, die an der rechten Seite der Figur 3 im Detail dargestellt sind, sind Unterkolbenzylinder, da die Kolbenstange 103 auf einer oberen Position angeordnet ist.

Die Zylinder dieser Erfindung weisen die äußeren Merkmale des bisherigen Unterkolbenzylinders auf. Allerdings, wie weiterhin aus der Beschreibung hervorgeht, haben die Zylinder 10 auch die Vorteile eines Oberkolbenzylinders, da die Zylinder die inneren Merkmale eines Oberkolbenzylinders aufweisen.

Der Zylinder 10 umfasst eine erste Stange 104, die in dem Beispiel hohl ist und entlang der Achse des hydraulischen Zylinders angeordnet ist und einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner als der Innendurchmesser des Zylindergehäuses des hydraulischen Zylinders 10 ist. Es ist nicht erforderlich, dass die erste Stange 104 hohl ist. Es ist aber wichtig, dass der Querschnitt möglichst klein ist, um das Totvolumen der zweiten Kammer 102 zu minimieren. Wichtig ist es aber, dass das Druckmittel in eine Region oberhalb der ersten Stange 104 zugeführt wird, damit die zweite Kammer 102 mit Druckmittel versorgt werden kann. Die erste Stange 104 ist fest mit dem Zylindergehäuse angeordnet.

Eine zweite Stange 103, die mit der Funktion des Kolbens verbunden ist, ist entlang der Achse des hydraulischen Zylinders 10 angeordnet und weist einen Außendurchmesser auf, der kleiner als der Innendurchmesser des Zylindergehäuses des hydraulischen Zylinders 10 ist. Die zweite Stange 103 ist zu einem Teil hohl, damit sie auf der Außenumfangsfläche der ersten Stange 104 entlang der Achse des hydraulischen Zylinders 10 gleiten kann und damit sich die zweite Kammer 102 bildet. Die zweite Stange 103 weist einen vorstehenden Rand auf, der die Funktion des Kolbens ausübt und der sich senkrecht zu der Achse des hydraulischen Zylinders 10 erstreckt und so konfiguriert ist, dass der vorstehende Rand der zweiten Stange 103 auf der Innenumfangsfläche des Gehäuses des hydraulischen Zylinders 10 gleitet, damit sich die erste Kammer 101 des hydraulischen Zylinders 10 oberhalb des vorstehenden Randes und eine dritte Kammer 106 des hydraulischen Zylinders unterhalb des vorstehenden Randes bildet.

In dieser Einführungsform ist die aktive Fläche 101a der ersten Kammer 101 ringförmig und die aktive Fläche 102a der zweiten Kammer 102 kreisförmig. Mit dieser Lösung ist es einfacher, die aktive Fläche 102a der zweiten Kammer 102 kleiner als die aktive Fläche 101a der ersten Kammer 101 zu gestalten, damit bei einer Differentialschaltung der Stempel in Richtung einer Komprimierung des Mischgutes bewegt wird.

Die dritte Kammer 106 ist eine passive Kammer, die in der Regel mit Gas gefüllt ist. Alternativ kann die dritte Kammer 106 vakuumiert werden, damit sich ein Vakuum in der Kammer bildet. Deswegen ist es mit dieser Lösung möglich, die Größe der ersten und der zweiten aktiven Fläche wie gewünscht zu ändern, da die Größe der ersten passiven Fläche 106a nicht relevant ist.

In Figur 4 ist eine Pressvorrichtung schematisch dargestellt und insbesondere ein Detail des hydraulischen Zylinders 10. In dieser Vorrichtung ist ein einziger Zylinder 10 koaxial an der Mischkammer angeordnet. In diesem Fall entspricht der Kolben dem Schaft des Stempels. Eine solche Anordnung ist besonders kompakt, da sowohl der hydraulische Zylinder als auch die Mischkammer an der gleichen Achse angeordnet sind.

In dem Verlauf der Beschreibung wird das Verfahren beschrieben, das zur Steuerung der hydraulischen Einrichtung 100 angewendet wird. Das Verfahren wird mittels Figur 2 beschrieben.

Durch eine Druckbeaufschlagung der ersten Kammer 101 wird der Stempel in Richtung einer Komprimierung des Mischgutes bewegt. Umgekehrt, wird durch eine Druckbeaufschlagung der zweiten Kammer 102 der Stempel in Richtung einer Entlastung des Mischgutes bewegt.

In einem ersten Schritt, wenn der Stempel 50 sich weit weg von dem Mischgut befindet, ist die Position des Stempels festgehalten. Dies geschieht durch die erste Pumpe 13, die in Druckregelung angetrieben ist. In diesem Zustand ist das Bypassventil 12 geschlossen und die Position der Kolben wird durch das Regelventil 11 gesteuert, das für die Ablaufsteuerung zuständig ist. Insbesondere ist das Regelventil 11 in diesem Zustand in Richtung des Tanks 19 geöffnet.

Wenn der Stempel 50 in Richtung einer Komprimierung des Mischgutes bewegt werden soll, wird das Bypassventil 12 geöffnet und das Regelventil 11 wird in die Richtung der ersten Pumpe 13 umgeschaltet. Die erste Pumpe 13 ist in diesem Zustand in Volumenregelung (Q- Regelung) und das Speicherventil 16 ist zu. Der Zylinder 10 ist in diesem Zustand in Differentialschaltung angesteuert.

Wenn das Floaten auftritt, d.h. nachdem der Stempel 50 im Kontakt mit dem Mischgut ist, wird die erste Pumpe 13 in Druckregelung (P-Regelung) angesteuert und das Speicherventil 16 wird geöffnet.

Das Anschalten des Speicherventils 16 erfolgt nach dem Auftreffen des Stempels 50 auf die Last z.B. kraftgesteuert, d.h. wenn nach dem Auftreffen ein zuvor definierter Anteil der gewünschten Sollkraft erreicht wird, wird das Speicherventil 16 zugeschaltet. Alternativ kann eine zeitgesteuerte Anschaltung (festgelegte Zeit z.B. nach dem Start der Stempel- Bewegung) des Speicherventils 16 erfolgen. Alternativ kann eine positionsgesteuerte Anschaltung (Zuschalten des Speicherventils 16 ab einer bestimmten Position) erfolgen. Alternativ kann eine Kombination aller drei Prinzipien erfolgen.

Wie in den folgenden Absätzen erläutert wird, kann durch diese Umstellung die Speichervorrichtung 14 benutzt werden, um die Schwankungen der durch das Verdichten des Mischgutes entstandenen Kräfte zu dämpfen. Zudem wird Energie gespart, das nur Volumina zwischen Speicher und den Zylinderräumen ausgetauscht wird. Die Pumpe muss nur Leckage und den weiteren Verdichtungshub ausgleichen.

Der Zylinder 10 kann bei dem Floaten vorzugsweise auch in Differentialschaltung angesteuert werden. Durch die Differentialschaltung wird eine effektive Befüllung der kleinen Zylinderfläche, auch bei dynamischen Floating-Bewegungen, erreicht. Mit dieser Lösung wird die Kavitation prinzipbedingt vermieden und eine Nachsaugung von Druckmittel ist deswegen unnötig. Weiterhin werden durch die Differentialschaltung beide aktiven Seiten des Zylinders 10 mit dem gleichen Druck beaufschlagt, was bei dynamischen Floating-Bewegungen zu einer deutlichen Stabilisierung der Zylinderkraft führt.

Während des Floatens wird die Speichervorrichtung 14 benutzt, damit ein passiver Druckausgleich auf den Zylinder 10 geschaltet wird. Dadurch erfolgt beim Floaten ein passiver Volumenaustausch zwischen dem Zylinder 10 und der Speichervorrichtung 14. Dieser führt zu einer hohen Dynamik in der Reaktion auf Positionsänderungen und damit zu einer deutlichen Glättung der Kraftwerte.

Weil sowohl das Bypassventil 12 als auch das Regelventil 11 in diesem Zustand geöffnet ist, wird die Verbindung zwischen der ersten Kammer 101 und der Speichervorrichtung 14 damit verbessert.

Nach dem Floaten wird der Stempel 50 für ein bestimmtes Zeitfenster in der unteren Position gehalten. Die Einlaufsteuerung läuft durch das Regelventil 11. Das Bypassventil 12 und das Speicherventil 16 werden beide in diesem Zustand gesperrt und die erste Pumpe 13 wird in Druckregelung angetrieben.

Wenn der Stempel 50 wieder nach oben, d.h. in Richtung einer Entlastung des Mischgutes, bewegt werden soll, wird das Regelventil 11 in Richtung des Tanks 19 geöffnet und die erste Pumpe 13 wird in Volumenregelung angesteuert. In diesem Zustand bleibt sowohl das Bypassventil 12 als auch das Speicherventil 16 geschlossen. Dadurch wird nur der hydraulisch erforderliche Lastdruck ohne Drosselverluste aufgebracht und damit wird Energie gespart. Dies gilt auch an den anderen Stellen mit Volumenregelung.

In dieser Beschreibung wurden verschiedene Aspekte der Erfindung beschrieben, die miteinander kombiniert werden können. Z.B. kann die Differentialschaltung, die für die Bewegung des Presselements 50 in Richtung einer Komprimierung des Mischgutes und/oder beim Floaten benutzt ist, zusammen mit dem Bypassventil 12 kombiniert werden.

Diese Kombination ist durch eine Regeleinheit der vorliegenden Erfindung ermöglicht. In der Tat betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Regeleinheit, die die Position, Geschwindigkeit, Druck oder Kraft des hydraulischen Zylinders 10 und Druck der ersten und zweiten Kammern 101, 102 mittels der Ventile 11, 12, 16 und Pumpen 13, 15 ablöst oder nur Teilen davon als Stellglieder regelt.

Eine solche Regeleinheit ist nicht aus dem Stand der Technik bekannt. Diese Regeleinheit ermöglicht durch die Verwendung von einer oder mehreren Pumpen, einem oder mehreren Speichern und ein Kurzschlussventil (als „Störgrößenaufschaltung“) das Presselement 50 ohne Schaltschläge anzutreiben.

Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es für den Fachmann klar, dass es möglich ist, verschiedene Modifikationen, Variationen und Verbesserungen der vorliegenden Erfindung im Lichte der oben beschriebenen Lehre und innerhalb des Bereichs der beigefügten Ansprüche zu realisieren, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.

Darüber hinaus wurden die Bereiche, auf denen Fachleute kundig sein dürften, hier nicht beschrieben, um die beschriebene Erfindung nicht unnötig zu verschleiern.

Dementsprechend soll die Erfindung nicht durch die spezifischen veranschaulichenden Ausführungsformen beschränkt sein, sondern durch den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche.

Bezugszeichen:

10: hydraulischer Zylinder;

11: erstes Ventil (Regelventil);

12: zweites Ventil (Bypassventil);

13: erste Pumpe;

14: Speichervorrichtung;

15: zweite Pumpe;

16: drittes Ventil (Speicherventil);

17: Rückschlagventil

18: Druckbegrenzungsventil (Lasthalteventil);

50: Presselement;

50a: Schaft;

51: Querstück;

101: erste Kammer;

101a: aktive Fläche der ersten Kammer 101; 102: zweite Kammer;

102a: aktive Fläche der zweiten Kammer 102; 103: Kolbenstange;

104: erste Stange;

106: dritte Kammer;

106a: passive Fläche der dritten Kammer 106; 1000: hydraulische Einrichtung;