Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Fremdstoffen aus einem digitalhydraulischen Druckregler eines Hydrauliksystems und genauer gesagt ein Verfahren zum Entfernen von Fremdstoffen aus einem digitalhydraulischen Druckregler eines Hydrauliksystems einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonmaschine.

In Papiermaschinen wird verbreitet Hydraulik als Betätigungs- und Steuerungsmittel eingesetzt; insbesondere werden Stellglieder hydraulisch angetrieben, mit denen große Kräfte mit hoher Genauigkeit eingestellt und ausgeübt werden können.

In der Regel wird ein Arbeitsfluid, z.B. Hydrauliköl verwendet, das von einer Pumpe unter Druck gesetzt wird. Die Einleitung des unter Druck stehenden Hydrauliköls in ein hydraulisches Stellglied, wie z.B. einen Hydraulikzylinder oder einen Hydraulikmotor wird typischerweise durch ein proportionales Steuerventil oder Proportionalventil gesteuert, das elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch angetrieben sein kann.

Ein solches Steuerventil hat einen verschieb- oder verlagerbaren Steuerschieber oder Steuerkolben, der in Antwort auf seine Lage in einem zugehörigen Ventilgehäuse einen Solldruck am Ausgang einstellen kann, indem der Druck von der Pumpe gelieferten Hydrauliköls heruntergeregelt wird. Die Beweglichkeit des Steuerkolbens im Ventilgehäuse erfordert zwingend ein gewisses Spiel oder Spaltmaß zwischen Steuerkolben und Ventilgehäuse, so dass eine innere Leckage des Steuerventils unvermeidbar ist. Das Spaltmaß darf nicht zu eng gewählt werden, denn sonst würde das Ventil zu anfällig gegen Verschmutzungen im Hydrauliköl .

In letzter Zeit wurden alternative Druckregler entwickelt, die in dieser Anmeldung durchgängig als digitalhydraulische Druckregler bezeichnet werden sollen.

Die Arbeitsweise der digitalhydraulischen Druckregler ist bereits weitgehend bekannt. Der verbesserten Lesbarkeit dieser Anmeldung halber wird die Arbeitsweise digitalhydraulischer Druckregler jedoch nachfolgend kurz zusammengefasst dargestellt:

Ein digitalhydraulischer Druckregler besteht im einfachen Fall aus einer Reihe parallel geschalteter Ventile, die lediglich AUF/ZU Funktion besitzen; also einfache EIN/AUS- Schaltventile sind, die einen Durchfluss zulassen oder unterbrechen und in dieser Anmeldung durchgängig als Ventile bezeichnet werden können. Die Ventile sind alle mit einer gemeinsamen Versorgungsleitung einerseits und mit einer gemeinsamen Ausgangsleitung andererseits verbunden. Die Ventile selbst können herkömmliche Solenoidventile, d.h. Ventile mit elektromagnetischem Antrieb sein. Natürlich können auch andere Antriebsformen gewählt werden.

Durch Anschluss oder Einbau von Drosselelementen bzw. durch die Ventile selbst ist dafür gesorgt, dass die Ventile unterschiedliche Strömungsquerschnitte und damit unterschiedliche Durchflüsse haben, wenn sie geöffnet sind; ein Drosselelement zusammen mit einem Ventil bildet dabei eine Ventileinrichtung aus. Wenn beispielsweise vier Ventile vorgesehen sind, so können die Durchflussraten Q in den einzelnen, jeweils von dem zugehörigen Ventil wahlweise freigebbaren Strömungsquerschnitten im Verhältnis von 1:2:4:8 zueinander stehen; bei einer größeren Anzahl von Ventilen wird diese Reihe entsprechend fortgesetzt.

Durch Öffnen und Schließen einzelner Ventile bzw. Ventilkombinationen, die auf der Basis von mathematischen Modellen von einem Rechner bestimmt und ausgewählt werden, kann nun eine sehr rasche und präzise Druckeinstellung in der Ausgangsleitung bzw. in dem daran angeschlossenen Stellglied erreicht werden. Dies wird erreicht, indem die analoge Regelkurve des eingangs geschilderten proportionalen Steuerventils durch eine digital erstellte (angenäherte) Regelkurve ersetzt wird. Diese Kurve kann wegen des Wegfalls von Nichtlinearitäten und/oder Hysterese des analogen Proportionalventils eine stufenförmig angenäherte Gerade sein, die es erlaubt, einen Regelpunkt schnell und (nahezu) überschwingungsfrei anzufahren.

Ein weiterer Vorteil der digitalhydraulischen Regelung liegt darin, dass die Ventile entweder offen oder geschlossen sind, d.h. zum Halten eines Solldrucks in einem geschlossenen (und unveränderten) System sind die Ventile einfach geschlossen und es gibt keine inneren Leckageströme. Damit besteht ein deutlicher Unterschied zum herkömmlichen Proportionalventil, das stets von einem Hydraulikölstrom durchflössen ist. Dies kostet ständig Energie für die Hydraulikpumpen, z.B. in der Papiermaschine .

Somit ist zu erkennen, dass es der Einsatz von digitalhydraulischen Druckreglern gestattet, die Hydraulikpumpen weniger oft oder kürzer zu betreiben, wodurch Energie gespart werden kann. Es kann beim Betrieb einer digitalhydraulischen Regelung, wie sie vorhergehend beschrieben wurde, dazu kommen, dass Fremdkörper in den Ventilen und/oder in den gemeinsamen Leitungen auftreten, was einen problemlosen Betrieb der Regelung störend beeinflussen kann. Derartige Fremdkörper können unter anderem beim wartungsbedingten Auswechseln eines oder mehrerer der Ventile in das System gelangen. Als Fremdkörper wird auch Luft oder Luftblasen bezeichnet, die bei erster Inbetriebnahme eines derartigen digitalhydraulischen Systems in dem System vorkommen können. Fremdkörper dieser Art müssen zum fehlerfreien Betrieb des Systems aus diesem entfernt bzw. ausgespült werden .

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zum Entfernen von Fremdstoffen aus einem digitalhydraulischen Druckregler eines Hydrauliksystems gelöst, das die Merkmale und Verfahrensschritte des Anspruchs 1 aufweist.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Entfernen von Fremdstoffen aus einem digitalhydraulischen Druckregler eines Hydrauliksystems, insbesondere für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, vorgeschlagen. Der Druckregler weist dabei zwei Druckreglerabschnitte auf, die miteinander beispielsweise durch ein Überströmventil verbindbar sind und von denen jeder zwei Ventilbänke hat. In jeder der Ventilbänke ist eine Mehrzahl einzeln schaltbarer Ventileinrichtungen vorgesehen, die jeweils einen anderen Strömungsquerschnitt haben. Vorzugsweise haben die Ventileinrichtungen einer jeden Ventilbank stufenweise voneinander verschiedene Strömungsquerschnitte, d.h. ein Strömungsquerschnitt einer Ventileinrichtung einer Ventilbank ist gegenüber einem Strömungsquerschnitt einer anderen Ventileinrichtung derselben Ventilbank um ein vorbestimmtes Maß größer oder kleiner. Die Ventileinrichtungen sind innerhalb einer Ventilbank parallel angeschlossen, so dass sie eine parallele Anordnung innerhalb einer Ventilbank ausbilden. Eine Ventilbank eines jeden Druckreglerabschnitts kann dabei eine Versorgungsleitung zum Versorgen des digitalhydraulischen Druckreglers mit einem mit Druck beaufschlagten Arbeitsfluid, wie z.B. Hydrauliköl und dergleichen, mit einer Reglerausgangsleitung verbinden. Die andere Ventilbank desselben Druckreglerabschnitts kann die Reglerausgangsleitung mit einer Ablaufleitung zum Ablassen des Arbeitsfluids aus dem Druckregler verbinden.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist dabei einen Schritt des Verbindens der beiden Druckreglerabschnitte, eine Schritt des Öffnens der Ventileinrichtung mit dem größten Strömungsquerschnitt der versorgungsleitungsseitigen Ventilbank des einen Druckreglerabschnitts, eine Schritt des Öffnens der Ventileinrichtung mit dem größten Strömungsquerschnitt der ablaufleitungsseitigen Ventilbank des anderen Druckreglerabschnitts und einen Schritt des Spülens des geöffneten Strömungswegs durch den Druckregler mit dem Arbeitsfluid auf, während die restlichen Ventileinrichtungen geschlossen sind.

Bei dem vorhergehend beschriebenen Verfahren wird also der längstmögliche Strömungsweg durch den Druckregler mit dem größtmöglichen Strömungsquerschnitt geöffnet und gespült, um dadurch u.a. möglichst große Fremdkörper aus dem Druckregler spülen zu können.

Um weitere Teile des Druckreglers von Fremdkörpern befreien zu können, weist das erfindungsgemäße Verfahren weiterhin einen Schritt des Öffnens der Ventileinrichtung mit dem nächstkleineren Strömungsquerschnitt der versorgungsleitungsseitigen Ventilbank des einen Druckreglerabschnitts, einen Schritt des Öffnens der Ventileinrichtung mit dem nächstkleineren

Strömungsquerschnitt der ablaufleitungsseitigen Ventilbank des anderen Druckreglerabschnitts und einen Schritt des Spülens des geöffneten Strömungswegs durch den Druckregler mit dem Arbeitsfluid auf, während die restlichen Ventileinrichtungen geschlossen sind.

Die vorhergehend genannten Schritte werden vorzugsweise so oft wiederholt, bis alle Ventileinrichtungen der versorgungsleitungsseitigen Ventilbank des einen Druckreglerabschnitts und alle Ventileinrichtungen der ablaufleitungsseitigen Ventilbank des anderen Druckreglerabschnitts mit dem Arbeitsfluid einmal durchgespült und dadurch von Fremdkörpern befreit sind.

Um weitere Teile des Druckreglers von Fremdkörpern zu befreien, kann das bisher beschriebene Verfahren ferner einen Schritt des Öffnens der Ventileinrichtung mit dem größten Strömungsquerschnitt der versorgungsleitungsseitigen Ventilbank des anderen Druckreglerabschnitts, einen Schritt des Öffnens der Ventileinrichtung mit dem größten Strömungsquerschnitt der ablaufleitungsseitigen Ventilbank des einen Druckreglerabschnitts und einen Schritt des Spülens des geöffneten Strömungswegs durch den Druckregler mit dem Arbeitsfluid aufweisen, während die restlichen Ventileinrichtungen geschlossen sind.

Um die noch nicht durchspülten Ventile des Druckreglers ebenfalls zu spülen, kann das Verfahren des Weiteren einen Schritt des Öffnens der Ventileinrichtung mit dem nächstkleineren Strömungsquerschnitt der versorgungsleitungsseitigen Ventilbank des anderen Druckreglerabschnitts, einen Schritt des Öffnens der Ventileinrichtung mit dem nächstkleineren

Strömungsquerschnitt der ablaufleitungsseitigen Ventilbank des einen Druckreglerabschnitts und einen Schritt des Spülens des geöffneten Strömungswegs durch den Druckregler mit dem Arbeitsfluid aufweisen, während die restlichen Ventileinrichtungen geschlossen sind.

Die vorhergehend angeführten Schritte werden vorzugsweise so oft wiederholt, bis alle Ventileinrichtungen der versorgungsleitungsseitigen Ventilbank des anderen Druckreglerabschnitts und alle Ventileinrichtungen der ablaufleitungsseitigen Ventilbank des einen Druckreglerabschnitts gespült sind. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, das alle vorhergehend beschriebenen Schritte aufweist, ist es möglich, alle Ventileinrichtungen und alle diese verbindenden Leitungen mit dem Arbeitsfluid zu spülen, um alle Fremdstoffe aus dem digitalhydraulischen Druckregler zu entfernen.

Das mit Druck beaufschlagte Arbeitsfluid gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vor dem Spülen vorzugsweise in einem Druckspeicher gespeichert. Dabei ist es weiterhin vorzuziehen, dass das Arbeitsfluid durch eine Pumpe mit Druck beaufschlagt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist darüber hinaus vorzugsweise einen Schritt des Auffangens des Arbeitsfluids nach dem Schritt des Spülens in einem Tank zur Speicherung von drucklosem Arbeitsfluid auf.

Die Erfindung wird nachfolgend hinsichtlich verschiedener Aspekte anhand von beispielhaften Ausgestaltungen nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt: Fig. 1 einen Abschnitt eines Hydrauliksystems mit einem Druckspeicher, einem digitalhydraulischen Druckregler und einem hydraulischen Differentialzylinder in einem schematischen Schaltbild;

Fig. 2 das in Fig. 1 gezeigte Schaltbild, bei dem ein geöffneter Strömungsweg zum Spülen des in Fig. 1 gezeigten Druckreglers bei einer bestimmten Schaltung von Ventilen des Druckreglers gezeigt ist;

Fig. 3 das in Fig. 1 gezeigte Schaltbild, bei dem ein Strömungsweg zum Entlüften eines Teils des in Fig. 1 gezeigten Druckreglers bei einer bestimmten Schaltung von Ventilen des Druckreglers gezeigt ist; und

Fig. 4 das in Fig. 1 gezeigte Schaltbild, bei dem ein Strömungsweg zum Entlüften eines anderen Teils des in Fig. 1 gezeigten Druckreglers bei einer bestimmten Schaltung von Ventilen des Druckreglers gezeigt ist.

In der nachfolgenden Figurenbeschreibung werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, so dass die allgemeine Funktionsbeschreibung lediglich anhand einer Figur vorgenommen und dann darauf verwiesen wird. Wenn ferner im nachfolgenden Text von einem Druckregler die Rede ist, so ist dieser, wenn nichts anderes gesagt ist, ein digitalhydraulische Druckregler, der unter Verwendung des eingangs der Beschreibung erläuterten digitalhydraulischen Prinzips arbeitet.

Fig. 1 zeigt einen Abschnitt eines Hydrauliksystems mit einem Druckspeicher 11, einem digitalhydraulischen Druckregler 4 und einem hydraulischen Differentialzylinder 3 in einem schematischen Schaltbild. Ein Versorgungsabschnitt 1 mit einem Pumpendruckspeicher 11, einer Pumpe 16 und einem Tank 20 versorgt den Druckregler 4 mit einem mit Druckbeaufschlagten Arbeitsfluid. Der Druckregler 4 weist zwei Druckreglerabschnitte 41, 42 zum Betrieb eines Differentialzylinders 3 auf. Sensoren 19 erfassen anhand von Ausgangsleitungen 413, 423 den Druck in den beiden Druckkammern 31 und 34 des Differentialzylinders 3, die durch einen Kolben 33 mit einer Kolbenstange 36 getrennt sind. Der Druck in der stangenseitigen Druckkammer 31 wirkt auf die stangenseitige Kolbenfläche 32, während der Druck in der kolbenseitigen Druckkammer 34 auf die Kolbenfläche 35 drückt. Mit den Druckreglerabschnitten 41 und 42 können Füllmenge und Druck in den beiden Druckkammern 31 und 34 eingestellt werden, damit die Kolbenstange 36 in der gewünschten Stellung und mit der gewünschten Kraft mit einem daran angeschlossenen Maschinenelement (nicht gezeigt) zusammenwirkt. Jeder Druckreglerabschnitt 41, 42 ist mit einer Versorgungsleitung 43, mit einer jeweiligen Ausgangsleitung

413, 423 und mit einer jeweiligen Ablaufleitung 414, 424 verbunden. Des Weiteren weist jeder Druckreglerabschnitt 41, 42 eine versorgungsleitungsseitige Ventilbank 411, 421 und eine ablaufleitungsseitige Ventilbank 412, 422 auf. Dabei kann, je nachdem, ob Ventile der Bänke offen oder geschlossen sind, die versorgungsseitige Ventilbank 411, 421 die Versorgungsleitung 43 mit der jeweiligen Ausgangsleitung 413, 423 verbinden. Analog dazu kann die ablaufleitungsseitige Ventilbank 412, 422 die jeweilige Ausgangsleitung 413, 423 mit der jeweiligen Ablaufleitung

414, 424 verbinden.

Der Druck in der Druckversorgung 1, von dem ausgehend der Zylinder 3 zu steuern ist, wird mittels Drucksensor 14 gemessen und davon ausgehend wird der Solldruck in den Druckkammern 31 und 34 eingestellt. Mit 45 ist ein Überströmventil bezeichnet, das eine Verbindung der beiden Druckkammern 31 und 34 wahlweise zulässt. Die Funktion dieses Überströmventils 45, das auf Durchgang geschaltet werden kann, trennt im geschlossenen Zustand die Reglerabschnitte 41, 42 und die Druckkammern 31, 34 voneinander. Wenn das Überströmventil 45 öffnet, sind die beiden Druckkammern miteinander verbunden oder kurzgeschlossen. In der Regel liegt an der Kolbenstange eine Last oder Kraft an, die bestrebt ist, die Kolbenstange in den Zylinder hinein zu drücken. Soll nun die Kolbenstange der Last folgend in den Zylinder eingezogen werden, wie dies beispielsweise beim Öffnen eines Walzenspalts auftritt, so wird das Überströmventil 45 geöffnet und die Steuerventile des kolbenstangenseitigen Reglerabschnitts bleiben geschlossen. Das Arbeitsfluid strömt also zum Teil in die kolbenseitige Druckkammer 31 und teilweise in den Tank (nicht gezeigt) . Der Abfluss in den Tank wird vom zylinderseitigen Reglerabschnitt 42 gesteuert und damit die Absenkgeschwindigkeit der Kolbenstange kontrolliert.

Fig. 2 zeigt einen durch das erfindungsgemäße Verfahren geöffneten Strömungsweg, bei dem das mit Druck beaufschlagte Arbeitsfluid von der Pumpe 16 über die Versorgungsleitung 43 durch das Ventil mit dem größten Strömungsquerschnitt, in diesem Beispiel mit einem Strömungsquerschnittsdurchmesser von 1,5mm, der versorgungsleitungsseitigen Ventilbank 421 des Druckreglerabschnitts 42 in die Ausgangsleitung 423 gefördert wird. Da die Ausgangsleitung 423 des Druckreglerabschnitts 42 über das geöffnete Überströmventil 45 mit der Ausgangsleitung 413 des Druckreglerabschnitts 41 in Verbindung steht, wird das Arbeitsfluid in die Ausgangsleitung 413 und weiter durch das Ventil mit dem größten Strömungsquerschnitt, in diesem Beispiel mit einem Strömungsquerschnittsdurchmesser von 1,5mm, der ablaufleitungsseitigen Ventilbank 412 des

Druckreglerabschnitts 41 in den Tank 20 gefördert und dort gesammelt. Bei diesem Vorgehen wird ein Durchspülen des längsten Strömungswegs mit dem größtmöglichen Strömungsquerschnitt des Druckreglers 4 erreicht, wobei in den durchspülten Teilen des Druckreglers 4 vorhandene Fremdstoffe ausgespült und damit aus dem Druckregler 4 entfernt werden.

Eine Schaltung des Druckreglers 4 zum Entlüften eines ersten Teils des Druckreglers 4 ist in Fig. 3 gezeigt. Wie es in Fig. 2 gezeigt und vorhergehend beschrieben ist, wird zuerst der längste Strömungsweg mit dem größtmöglichen Strömungsquerschnitt des Druckreglers 4 durchspült. Anschließend wird bei dem in Fig. 3 gezeigten Verfahren das Ventil mit dem nächstkleineren Strömungsquerschnitt in der versorgungsleitungsseitigen Ventilbank 421 des Druckreglerabschnitts 42 und das Ventil mit dem nächstkleineren Strömungsquerschnitt der ablaufleitungsseitigen Ventilbank 412 des Druckreglerabschnitts 41 geöffnet. Dann wird das Arbeitsfluid durch den dadurch ausgebildeten Strömungsweg gespült. Das Ventil mit dem nächstkleineren Strömungsquerschnitt befindet sich bei der gezeigten Ventilanordnung in jeder der Ventilbänke neben dem vorhergehend geöffneten Ventil mit dem größtmöglichen Strömungsquerschnitt. In einem nächsten Verfahrensschritt wird das Ventil mit dem wiederum nächstkleineren Strömungsquerschnitt in jeder der aktiven Ventilbänke geöffnet und der dadurch geöffnete Strömungsweg gespült, usw. Diese Schritte werden so oft wiederholt, bis alle Ventile der beiden in Fig. 3 gezeigten aktiven Ventilbänke durchgespült und entlüftet sind. Eine Schaltung des Druckreglers 4 zum Entlüften des verbleibenden Teils des Druckreglers 4 ist in Fig. 4 gezeigt. Analog zu Fig. 3 wird zuerst der längste Strömungsweg mit dem größtmöglichen Strömungsquerschnitt des Druckreglers 4 durchspült, indem das mit Druck beaufschlagte Arbeitsfluid von der Pumpe 16 über die Versorgungsleitung 43 durch das Ventil mit dem größten Strömungsquerschnitt der versorgungsleitungsseitigen Ventilbank 422 des Druckreglerabschnitts 41 in die Ausgangsleitung 413 gefördert wird. Da die Ausgangsleitung 413 des Druckreglerabschnitts 41 über das geöffnete Überströmventil 45 mit der Ausgangsleitung 423 des Druckreglerabschnitts 42 in Verbindung steht, wird das Arbeitsfluid in die Ausgangsleitung 423 und weiter durch das Ventil mit dem größten Strömungsquerschnitt der ablaufleitungsseitigen Ventilbank 422 des

Druckreglerabschnitts 42 in den Tank 20 gefördert und dort gesammelt. Anschließend wird bei dem in Fig. 4 gezeigten Verfahren das Ventil mit dem nächstkleineren Strömungsquerschnitt in der versorgungsleitungsseitigen Ventilbank 411 des Druckreglerabschnitts 41 und das Ventil mit dem nächstkleineren Strömungsquerschnitt der ablaufleitungsseitigen Ventilbank 422 des Druckreglerabschnitts 42 geöffnet. Dann wird das Arbeitsfluid durch den dadurch ausgebildeten Strömungsweg gespült. Das Ventil mit dem nächstkleineren Strömungsquerschnitt befindet sich bei der gezeigten Ventilanordnung in jeder der Ventilbänke neben dem vorhergehend geöffneten Ventil mit dem größtmöglichen Strömungsquerschnitt. In einem nächsten Verfahrensschritt wird das Ventil mit dem wiederum nächstkleineren Strömungsquerschnitt in jeder der aktiven Ventilbänke geöffnet und der dadurch geöffnete Strömungsweg gespült, usw. Diese Schritte werden so oft wiederholt, bis alle Ventile des Druckreglers 4 durchgespült und entlüftet sind. Alternativ zu dem vorhergehend beschriebenen Aufbau des Druckreglers 4 ist es nicht zwingend erforderlich, dass die Ventile einer Ventilbank mit absteigend großem Strömungsquerschnitt nebeneinander angeordnet sein müssen. Es wäre auch denkbar, eine willkürlich Anordnung der Ventile in jeder Ventilbank vorzusehen.