Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Bürstenanlage an einem Walzgerüst, wobei die Bürstenanlage mindestens eine rotierende Bürste umfasst, die mit einer Arbeitswalze des Walzgerüsts in Eingriff bringbar ist, wobei die Bürste von einem Hydromotor drehangetrieben wird, wobei der Hydromotor mit einer Druckfluidversorgungsquelle in Verbindung bringbar ist, wobei die Druckfluidversorgungsquelle eine Pumpe und einen die Pumpe antreibenden Antriebsmotor umfasst und wobei ein Arbeitsfluid durch die Pumpe auf einem vorgegebenen Basisdruck gehalten wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Bürstenanlage.

Insbesondere beim Walzen von Aluminiumlegierungen ist eine periodische Reinigung der Walzenoberflächen der Arbeitswalzen notwendig. Dies betrifft im Warmwalzbereich sowohl die Gerüste der Vorstraße als auch die Gerüste der Fertigstraße. Zu diesem Zweck sind gattungsgemäße Bürstenanlagen bekannt. Diese weisen parallel zu jeder Arbeitswalze zylindrische Bürsten an den Walzgerüsten auf.

Die Bürsten können mittels Hydraulikzylindern an- bzw. abgeschwenkt werden, d. h. die Bürsten werden bei Bedarf an die Walze heran geschwenkt. Um einen hinreichenden Reinigungseffekt zu erzielen, werden die als Rotationsbürsten ausgebildeten Bürsten von Hydromotoren angetrieben. Die Variation der Drehzahl der Bürsten führt zu einer einstellbaren Relativbewegung zwischen der Arbeitswalzenoberfläche und den Reinigungsborsten der Bürste. Das Zusammenwirken einer Rotationsbürste mit einer Arbeitswalze ist beispielsweise aus der JP 601 1 8464 A bekannt. Die Anforderungen an einen hinreichenden Reinigungseffekt führen zu leistungsstarken Hydromotoren mit hoher Leistung, was hohe Systemdrücke des Arbeitsfluids bei großen Volumenströmen bedingt. Die Druckfluidversorgungsquelle muss dafür einen hinreichend hohen Fluiddruck bereitstellen. Um ein vorgegebenes Drehzahl- und Drehmomentprofil beim Antrieb der Bürste fahren zu können, wird hierbei mittels der Druckfluidversorgungsquelle ein solch großer Fluiddruck bereitgestellt, der während aller Betriebszustände der Bürstenanlage ausreichend ist. Hierdurch ergibt sich durch die größeren Motoren ein erheblicher Wärmeeintrag in das System und in der Folge eine hohe Verlustleistung, die durch entsprechend groß dimensionierte Kühler abgeführt werden muss. Entsprechend hoch ist auch der Energiebedarf.

Der für den Betrieb der Hydromotoren für den Bürstenantrieb benötigte Systemdruck wird also auf konstantem Niveau von der Druckfluidversorgungsquelle bereitgestellt. Nachteilig ist bei dieser Lösung, dass - bedingt durch die Druckdifferenz zwischen Ein- und Auslaufseite des Antriebs - große Verluste im Leerlauf der Bürsten entstehen. Bei einer Erhöhung des Systemdrucks erhöhen sich diese Verluste in beachtlicher Weise.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine entsprechende Bürstenanlage bereitzustellen, so dass auch große Hydromotoren für den Bürstenantrieb ausreichend mit Arbeitsfluid versorgt werden, dass allerdings im Vergleich mit der vorbekannten Lösung der Wärmeeintrag in das System vermindert und im übrigen auch der Energiebedarf reduziert werden.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist verfahrensgemäß dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte aufweist: Erfassen der von der Bürste auf die Arbeitswalze aufgebrachte Last und/oder der von der Bürste aufgewendeten Leistung;

Bestimmung eines für die Aufbringung der Last oder Aufwendung der Leistung der Bürste erforderlichen Arbeitsdrucks des Arbeitsfluids;

Vergleichen des erforderlichen Arbeitsdrucks mit dem Basisdruck;

Reduzierung der Antriebsleistung des Antriebsmotors der Druckfluid- versorgungsquelle, wenn der Arbeitsdruck, insbesondere unter Berücksichtigung einer Toleranz, geringer ist als der Basisdruck und Erhöhung der Antriebsleistung des Antriebsmotors der Druckfluidversorgungsquelle, wenn der Arbeitsdruck, insbesondere unter Berücksichtigung einer Toleranz, höher ist als der Basisdruck.

Die besagten Schritte a) bis d) werden dabei im Sinne einer Regelung ständig durchlaufend ausgeführt, um den Basisdruck auf dem gewünschten Niveau zu halten. Demgemäß werden die Schritte a) bis d) wiederholt, nachdem Schritt d) erreicht ist. Befindet sich der Basisdruck auf dem Niveau des Arbeitsdrucks, d. h. ergibt der Vergleich gemäß Schritt c) als Differenz Null, erfolgt entsprechend keine Beeinflussung der Arbeitsleistung des Antriebsmotors.

Weiterbildungsgemäß kann ein Mindestdruck vorgegeben werden, der in jedem Falle hinter der Pumpe aufrecht erhalten wird.

Bei obigem Schritt a) kann eine Andruckkraft der Bürste gegen die Arbeitswalze erfasst werden. Möglich ist es auch, dass im Rahmen dieses Schritts die Antriebsleistung erfasst wird, mit der die Bürste angetrieben wird. Ferner kann hier auch das Drehmoment erfasst werden, mit der die Bürste vom Hydromotor angetrieben wird. Das Verfahren kommt bevorzugt beim Walmwalzen von Aluminium bzw. von Aluminiumlegierungen zum Einsatz. Die vorgeschlagene gattungsgemäß aufgebaute Bürstenanlage sieht erfindungsgemäß Mittel vor, mit denen die von der Bürste auf die Arbeitswalze aufgebrachte Last und/oder die von der Bürste aufgewendeten Leistung gemessen werden kann, sowie eine Regeleinrichtung, mit der der Basisdruck in Abhängigkeit der gemessenen Last und/oder Leistung geregelt werden kann.

Die Mittel können zur Messung einer Andruckkraft der Bürste gegen die Arbeitswalze ausgebildet sein. Sie können auch zur Messung der Antriebsleistung der Bürste ausgebildet sein. Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass die hydraulischen Bürstenantriebe mit einem Systemdruck (Basisdruck) - bereitgestellt von der Druckfluidversorgungsquelle - versorgt werden, der dem Lastdruck (Arbeitsdruck) des Hydromotors angepasst ist. Diese Anpassung erfolgt in einem geschlossenen Regelkreis. Hierzu erfolgt eine Messung der Last („load sensing"), unter der der Hydromotor steht.

In den relativ langen Zeiten, in denen die Bürsten nicht aktiv sind, wird erfindungsgemäß also gezielt der Systemdruck (Basisdruck) in der Druckfluidversorgungsquelle reduziert. Die Verluste der Hydromotoren werden also verringert, indem das Druckniveau (der Basisdruck) in der Zeit, in der die Bürsten passiv sind, abgesenkt wird. Dies erfolgt geregelt durch Messung der Last, die an der Bürste anliegt.

Dabei bietet der separate Systemdruck für die Bürstenantriebe die Möglichkeit, eine eventuelle Verringerung der Dynamik - bedingt durch die zeitweise Druckminderung - auszugleichen, indem ein zusätzliches Ventil integriert wird. Dieses belastungsabhäng gesteuerte Ventil („load sensing"-Ventil) wird in die bestehende Druckfluidversorgung eingebunden. Dieses Ventil ist bevorzugt über einen Magneten angebracht und lässt sich daher einfach positionieren. Die Ansteuerung des Ventils ist mit der Drehzahlregelung des Motors und der Reinigungsbedarfsregelung zwecks Erzielung eines optimalen Ergebnisses verknüpft.

Die hydraulische Leistungsdichte des Systems kann somit flexibel erhöht werden, bei gleichbleibend kleiner Bauform der Antriebe und der Nebenaggregate.

Ein weiterer positiver Effekt ist, dass ein Walzenwechsel aufgrund des beibehaltenen kleinen Bauraums vereinfacht werden kann. Bislang wurde stets ein konstant hohes Druckniveau in der Druckfluidversorgungsquelle aufrecht erhalten, obwohl der hohe Systemdruck meist nur für relativ kurze Zeiten - nämlich für die Reinigung der Walze - anliegen muss. In vorteilhafter Weise wird hierdurch wesentlich weniger Energie für die Bürstenanlage benötigt. Ferner ist die Verlustwärme wesentlich reduziert. Damit ist es möglich, kleinere Wärmetauscher (Kühler) einzusetzen.

Es reicht für den vorliegenden Anwendungsfall auch ein zunächst geringer Basisdruck aus, der erst bei Anliegen einer Last an der Bürste hochgefahren wird.

Bevorzugt kommen das Verfahren und die beschriebene Bürstenanlage beim Walzen von Aluminium-Legierungen zum Einsatz. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Bürstenanlage, mit der die Arbeitswalze eines

Walzgerüsts gereinigt werden kann gemäß einer Ausführungsform der

Erfindung, und

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Regelkonzepts einer

Regeleinrichtung gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Bürstenanlage 1 zu sehen, die an einem Walzgerüst 2 angeordnet ist. Die Bürstenanlage 1 weist mindestens eine Bürste 3 auf, die als Rotationsbürste ausgebildet ist und von einem Hydromotor 5 angetrieben wird. Bei Bedarf wird die Bürste 3 an eine Arbeitswalze 4 des Walzgerüsts 2 herangefahren bzw. heran geschwenkt.

Der Hydromotor 5 für den Drehantrieb der Bürste 3 wird von einer Druckfluidversorgungsquelle 6 mit Druckfluid mit einem definierten Basisdruck pO versorgt. Hierfür verfügt die Druckfluidversorgungsquelle 6 über einen Antriebsmotor 8, der eine Pumpe 7 antreibt, um so den benötigten Basisdruck pO bei einem benötigten Volumenstrom zur Verfügung zu stellen. Übliche bzw. typischerweise benötigte weitere Elemente (Fluid) sind nicht dargestellt bzw. nur schematisch angedeutet.

Um energieeffizient und mit geringem Energieeintrag in das System arbeiten zu können, ist folgendes Vorgehen vorgesehen:

Die auf die Arbeitswalze 4 aufgebrachte Last bzw. die von der Bürste 3 aufgewendeten Leistung PB wird zunächst erfasst, wozu Messmittel 12 vorhanden sind. Die Leistungserfassung kann in einfacher Weise durch Produktbildung des zwischen Hydromotor 5 und Bürste 3 wirkenden Drehmoment und der Winkelgeschwindigkeit der Bürste (d. h. letztlich der Drehzahl der Bürste) erfolgen.

Es erfolgt eine Bestimmung eines für die Aufbringung der Last oder Aufwendung der Leistung PB der Bürste 3 erforderlichen Arbeitsdruck p1 des Arbeitsfluids mittels des Messmittels 15 und des Basisdrucks pO mittels des Messmittels 16. Die gemessenen Drücke p1 und pO werden an die Steuerung 14 übermittelt.

Das Drehmoment M der Bürsten ist hierbei eine Funktion der Drücke p1 und pO, letztlich von deren Differenz Δρ, wohingegen die Drehzahl n eine Funktion der Leistung PB ist. Die Leistung PB wird in der dargestellten Vorrichtung mittels des Messmittels 12 bestimmt.

Die hydraulische Leistung ist das Produkt aus Druck und Volumenstrom des Arbeitsfluids. Wird also beispielsweise der Volumenstrom des Hydrauliköls durch den Hydromotor 5 mit einem Durchflussmesser erfasst, kann bei Bekanntsein der Antriebsleistung der Bürste (s. oben) der Arbeitsdruck p1 einfach bestimmt werden. Am Ausgang der Druckversorgungsquelle 6 ist ein Druckgeber 13 vorhanden, mit dem der Basisdruck pO der Druckversorgungsquelle 6 ermittelt wird.

Sowohl der bestimmte Wert des Arbeitsdrucks p1 als auch der gemessene Basisdruck pO werden einem Differenzbildner 1 1 zugeleitet, d. h. er erfolgt ein Vergleich des erforderlichen Arbeitsdrucks p1 mit dem Basisdruck pO.

Die ermittelte Differenz wird vom Differenzbildner 1 1 einer Regeleinrichtung 9 zugeleitet, die auf den Antriebsmotor 8 so einwirkt, dass die besagte Differenz minimal wird. Demgemäß wird der Basisdruck pO dem tatsächlich benötigten Arbeitsdruck p1 angeglichen. Somit erfolgt eine Reduzierung der Antriebsleistung PM des Antriebsmotors 8 der Druckfluidversorgungsquelle 6, wenn der Arbeitsdruck p1 geringer ist als der Basisdruck pO; indes erfolgt eine Erhöhung der Antriebsleistung PM des Antriebsmotors 8 der Druckfluidversorgungsquelle 6, wenn der Arbeitsdruck p1 höher ist als der Basisdruck pO.

Bei dieser Regelung kann eine Toleranz berücksichtigt werden, die der Regelung entsprechen vorgegeben wird. Demgemäß erfolgt erst dann eine Beeinflussung des Antriebsmotors 8, wenn der Betrag der bestimmten Differenz des Differenzbildners 1 1 einen vorgegebenen Wert überschreitet.

Demgemäß wird die Antriebsleistung PM des Antriebsmotors 8 auf einem insgesamt geringerem Niveau eingeregelt, was den Energieverbrauch reduziert und den Energieeintrag in das System vermindert. Demgemäß kann mit kleineren Kühlsystemen gearbeitet werden.

Der erfindungsgemäß vorgesehene Weg, die Verluste im Leerlauf des Hydromotors zu reduzieren, besteht darin, im Leerlauf der Bürste das Druckniveau der Druckölversorgung, also den Basisdruck, abzusenken. Hierdurch wird bei dem üblichen variablen Arbeitsdruck erstmals auch der Systemdruck variabel eingestellt und nicht mehr konstant auf hohem Niveau gehalten. Vorgesehen ist, die thermischen Verluste der Hydromotoren 5 zu verringern, indem der Druck der Druckölversorgung (Basisdruck) pO dynamisch dem aktuellen Lastdruck (Arbeitsdruck) p1 nachgeführt wird.

Bei mehreren Verbrauchern (Hydromotoren 5), die an die Druckfluidversorgungsquelle 6 angeschlossen sind, ist für die Einstellung des aktuellen Systemdrucks (Basisdrucks) pO der höchste Lastdruck p1 dominant. Dieser wird mit einem Offsetwert Δρ beaufschlagt und ist die Stellgröße für den Druckregler der Pumpe 7. Um eine Schwebung zwischen dem Drehzahlregler des Hydromotors 5 und dem Druckregler der Pumpe 7 zu vermeiden, muss eine Hysterese bei der Berechnung des Umschaltpunktes berücksichtigt werden.

In Fig. 2 ist schematisch das Regelkonzept der Regeleinrichtung 9 skizziert. Ganz links ist der Differenzbildner 1 1 zu sehen, in dem die Differenz zwischen dem Arbeitsdruck p1 (pIN) und dem Basisdruck pO (pOUT) ermittelt wird. In der Regeleinrichtung 9 wird der Differenz ein Offsetwert Δρ (pOFS) zugegeben (s. Fig. 2). Entsprechend erfolgt die Ein- oder Abschaltung des Antriebsmotors 8 (SON / SOFF), um schlussendlich den gewünschten Basisdruck pO (pSOLL) zu erreichen.

Insgesamt kann so eine Reduzierung der thermischen Verluste von mehr als 30%, bevorzugt mehr als 50 %, überaus bevorzugt von mehr als 60%, erreicht werden.

Bezugszeichenliste:

1 Bürstenanlage

2 Walzgerüst

3 Bürste

4 Arbeitswalze

5 Hydromotor

6 Druckfluidversorgungsquelle

7 Pumpe

8 Antriebsmotor

9 Regeleinrichtung

10 Umwandler

1 1 Differenzbildner

12 Messmittel

13 Druckgeber

14 Steuerung

15 Messmittel (p1 )

16 Messmittel (pO)

pO Basisdruck

p1 Arbeitsdruck

PB Leistung

PM Antriebsleistung des Antriebsmotors