Efficiëntieverhoging van extrudeerpressen door hydraulische upgrades

Een opkomende uitdaging voor de extrudeerpersindustrie is verouderde hydraulische technologie. Veel pressen gebruiken nog steeds inefficiënte en onbetrouwbare hydraulische pompen.

Het geval Superior Extrusion

Superior Extrusion confronteerde recentelijk deze situatie. In 1996 kocht het bedrijf een tweedehands 1.650-ton Farrel-pers. Sinds 1971 in gebruik, heeft de 7-inch pers inmiddels meer dan 200 miljoen pond aluminiumprofielen geproduceerd voor de in Michigan gevestigde fabrikant. De pers draait momenteel één 10-urige shift per dag, met plannen om in de toekomst over te gaan op twee shifts.

In een aluminiumextrudeerpers van deze omvang zijn hydraulische componenten onderworpen aan aanzienlijke en constante slijtage. Na decennialen van productie van een breed scala aan onderdelen, was het onderhoud van de hydrauliek – met name van de hydraulische pomp – vaker nodig, wat de uptime en productiviteit van de pers verlaagde.

Zoals bij veel klanten die vergelijkbare pompmodellen gebruiken, werd het verkrijgen van onderdelen bijna onmogelijk en werd het vinden van gekwalificeerde technici steeds moeilijker. Een belangrijk gevolg van de veroudering van de pomp was de toename van hydraulische vloeistoflekken. Superior noteerde 65 tot 70 uur downtime per jaar voor het repareren van lekkages, naast de reparatiekosten en het zelf fabriceren van buizen en andere onderdelen.

De drop-in hydraulische pomp-upgrade

Superior benaderde Bosch Rexroth om een oplossing te ontwikkelen, aangezien ze eerder samenwerkten aan andere hydraulische projecten, zowel voor nieuwe systemen als voor equipment-upgrades. „Bosch Rexroth bestaat al jaren en heeft een reputatie voor kwaliteit en service. Dat was belangrijk voor ons, want in de extrudeerindustrie kun je niet zomaar naar de bouwmarkt gaan om een nieuw onderdeel van de plank te halen wanneer een onderdeel defect is,” zei Bradley Couture, President en CEO van Superior.

Volgens Michael Kramer, Press Application Engineer bij Bosch Rexroth, zat de oude pomp bovenop de tank, trok olie uit het reservoir en leverde deze aan het systeem via twee toevoerpoorten. Moderne pompen werken meestal met slechts één toevoerpoort, sehingga de installatie van een nieuwe pomp een hersconfiguratie van het systeem vereiste.

Daarnaast moesten Superior en Bosch Rexroth een relatief eenvoudige upgrade ontwerpen.

Voordat ze met Superior gingen werken, had het Bosch Rexroth-team al herkend dat deze pompstijl verouderde. Als reactie werkte hun engineeringteam in Bethlehem, PA, samen met collega's in Duitschland om een vervangende pomp/manifold/bediening te ontwerpen en te ontwikkelen.

Na 150 uur testen in de Bethlehem-faciliteit en meer dan 2.000 testuren in productie op een 2.400-ton extrudeerpers van een Rexroth-klant, valideerde het team dat de nieuwe drop-in-oplossing voldaan aan de prestatie- en betrouwbaarheidsstandaarden van het bedrijf.

Superiors project was de eerste kans om het geteste drop-in-concept toe te passen. De kern van de oplossing was een Rexroth A4VSO 500 axiale zuigerpomp. „Door een terugslagklep aan de onderkant van de zuigleiding te plaatsen en een gedeeltelijke vulling in de leiding te injecteren, konden we ervoor zorgen dat de leidingsinlaad bij opstart of onder minimale doorstroomcondities vol was,” zei Kramer.

De drop-in-upgrade omvatte een aangepaste manifold-schakeling die de oude tweeweg-functie nabootsde met twee drukpoorten op exact dezelfde locatie als de oude pomp. Tweeweg-patroonventielen sturen de olie naar de juiste poort; dit ontwerp behield een groot deel van de bestaande hydraulische buizen en maakte de installatie eenvoudiger.

Om de stroom door de drukpoorten te regelen, werd een HACD digitale elektronische bediening geconfigureerd die de bestaande analoge signalen die de oude pompen controleerden, overnam en gebruikte om zowel de A4VSO-pomp als de besturingsventielen aan te sturen. Dit vereenvoudigde de besturingsuitdaging van het installeren van een nieuwe generatie hydrauliek met de bestaande systemen.

Het resultaat was een drop-in-oplossing die de pers moderniseerde zonder de significante downtime of kosten die geassocieerd zijn met een complete upgrade of vervanging.

Meetbare resultaten die verder gaan dan het verminderen van downtime

De retrofit van de hydraulische pomp leverde direct meetbare resultaten op, met een aanzienlijke toename van de perssnelheid. „Voor de upgrade liep de pers rond 2.000 pond per uur,” zei Couture. „Nu loopt hij rond 2.400 pond per uur, een stijging van ongeveer 14 procent.”

De snelheid van de pers steeg zoveel dat wanneer een bepaalde matrix liep op 2.800 pond per uur, Superiors oven niet meer bij de productie aan kon. Superior ontdekte dat de nieuwe retrofit zo veel efficiënter werkte dat ze de 200 pk-motoren konden vervangen door zuinige 150-pk-motoren. De olietemperatuur daalde ook, wat helpt om milieu- en koelkosten te verlagen.

Volgens Superiors CEO bood de retrofit een eenvoudig te installeren, slimme oplossing voor een aanhoudend probleem dat de productiviteit en operationele efficiëntie van het bedrijf in de weg stond. Door een vooraf ontworpen Rexroth-vervanging voor de hydraulische pomp kon Superior de operationele levensduur van de pers verlengen met een kosteneffectieve oplossing die snel een meetbare rendabiliteit op hun investering leverde.

Dit artikel is bijgedragen door Bosch Rexroth (Bethlehem, PA). Voor meer informatie, bezoek hier .