Highlands Development ontwikkelde een nieuwe vacuümcontainer voor Trilo. Dankzij de overstap van een mechanische naar een hydraulische turbine-aandrijving is de nieuwkomer energiezuiniger, prettiger te bedienen en produceert ze minder geluid. Motrac Industries adviseerde vanaf de engineeringfase over de volledige hydraulische aandrijflijn en dacht ook mee over de – door hen uitgevoerde – seriefabricage.
Het in Amersfoort gevestigde Trilo ontwerpt en bouwt machines voor landschaps- en infrastructuuronderhoud in zowel Nederland als daarbuiten. Denk dan aan maai- en veegmachines gecombineerd met een zuiginstallatie om het verzamelde materiaal direct te verwijderen en gecontroleerd en veilig op te slaan in een bijbehorende container. De machines worden ingezet door onder meer gemeentes, op golfbanen of andere grote (natuur)terreinen, festivalterreinen en voor het reinigen van vliegvelden.
Toe aan vernieuwing
Een van de bekendste machines van het bedrijf betreft de vacuümcontainer voor het wegzuigen van bijvoorbeeld bladeren op de openbare weg of afval dat achterblijft na een evenement of festival. Deze containers worden op een vrachtwagen geplaatst en zijn voorzien van een turbine en een radiografisch bedienbare zuigarm. Naast het wegzuigen van materiaal op de grond zijn ze ook te gebruiken voor het lossen van vrachtwagens. Daarnaast worden ze in Duitsland ingezet voor het legen van ondergrondse afvalcontainers.
In de oorspronkelijke uitvoering – de TL-versie – is gebruik gemaakt van een Stage V-dieselmotor die via een mechanische overbrenging de turbine aandrijft. Een effectieve oplossing, maar niet in alle fases van het gebruik even efficiënt. Onder meer omdat de dieselmotor op een constant toerental draait terwijl de zuigkracht (sterk) kan variëren. Ook het opstarten van de turbine vindt hierdoor vrij abrupt plaats, wat een negatieve invloed heeft op de levensduur van de turbine en tevens leidt tot een hoger geluidsniveau. Toen voor deze versie op een gegeven moment geen onderdelen meer leverbaar waren, besloot Trilo tot het ontwerp van een nieuwe uitvoering. Dit tevens naar wens van de Duitse klant die vroeg om een machine met meerwaarde ten opzichte van de TL-versie met betrekking tot gebruik, efficiëntie en geluidsniveau.
Samenwerking met specialisten
Trilo legde de vraag voor het ontwerp van de turbine en bijbehorende aandrijving bij Highlands Development neer, die vervolgens Matthijs Kruithof inschakelde. Hij kreeg de opdracht dit onderdeel zowel technisch te ontwikkelen als aandacht te besteden aan de vormgeving. “Ik ben technisch goed onderlegd maar een machine moet er ook goed uitzien”, vertelt Kruithof. “Het zijn niet altijd de techneuten die hem inkopen maar tevens mensen die (ook) triggeren op een ‘fraai plaatje’.”
Matthijs Kruithof vervolgt: “Wat de technische kant betreft is voor deze machine besloten om specialistische vraagstukken neer te leggen bij specialisten. Zo hebben we al in het beginstadium van het ontwerpproces gekozen voor een hydraulische aandrijving van de turbine. De bijbehorende specialist vonden we in Motrac Industries in Zutphen, waar Wim Beekman ons onder andere in de ontwerpfase op alle vlakken heeft ondersteund. Door zijn ruime ervaring wist hij op voorhand waar mogelijk problemen zouden optreden en kon hij aangeven hoe we deze problemen al in het beginstadium konden elimineren. Dit heeft hij dermate goed gedaan – en nu loop ik op de zaken vooruit – dat deze machine tijdens de Site Acceptance Test (SAT) eigenlijk direct goed was. Er zijn geen veranderingen meer aangebracht.”
Hydraulische aandrijving
De keuze voor de vervanging van de mechanische aandrijflijn door een hydraulische variant is gebaseerd op verschillende aspecten en eigenschappen:
- Een hydraulische aandrijving maakt het mogelijk de turbine op een geschikte plek naast de vacuümcontainer te plaatsen. Dit was bij de directe mechanische aandrijving niet mogelijk omdat hierbij de positie in belangrijke mate wordt bepaald door de plaats van de dieselmotor.
- Hydrauliek bouwt compact, waardoor er meer ruimte overblijft voor de container waarin bladeren of afval wordt verzameld.
- Een hydraulische aandrijving in closed loop maakt het toerental en hiermee de zuigkracht traploos regelbaar. Verder is hiermee het aanloopkoppel beheerst op te bouwen tot de turbine het gewenste toerental heeft bereikt. Dit voorkomt een plotselinge, ruwe start van de turbine en komt de levensduur ervan ten goede. Ook is de installatie hierdoor prettiger te bedienen.
- Dezelfde regeling verlaagt het energieverbruik door de dieselmotor tijdens gebruik in het optimale werkbereik te laten draaien terwijl de hydropomp de gewenste variatie in zuigkracht voor zijn rekening neemt.
Wim Beekman: “Deze voordelen gelden omdat we gekozen hebben voor een gesloten, hydrostatische aandrijving. Daarbij drijft een aparte dieselmotor een hydrauliekpomp aan die op zijn beurt een hydromotor in werking zet die uiteindelijk de turbine aandrijft. Een gesloten systeem betekent dat de olie direct van de pomp naar de motor wordt gevoerd en retour komt in de pomp. Dit gebeurt zonder tussenkomst van een proportionele stuurschuif. Deze aandrijving heeft een hoge efficiëntie en een volledige controle over het turbine-toerental. Een elektrische aandrijving (met batterij) is voor deze applicatie geen optie gezien de werktijden en het benodigde vermogen; de benodigde accu zou buitenproportioneel groot worden.”
De bediening van de zuigarm en andere functies met een kleinere vermogensbehoefte, worden bestuurd door een proportionele meervoudige stuurschuif. Hiermee is het mogelijk de zuigarm exact te positioneren en te besturen.
Opbouw
Voor Trilo was het van belang dat de vacuümcontainer relatief eenvoudig in kleine series kon worden gebouwd. Voorheen werd elke container klantspecifiek ontworpen en gebouwd, maar het is efficiënter om een standaard te ontwikkelen die universeel toepasbaar is en op de spreekwoordelijke plank is te leggen. Naar aanleiding van deze wens werd besloten het hele aandrijfsysteem in een apart frame in te bouwen. Kruithof: “Voorheen was de vacuümcontainer ook meteen het frame van de turbine waardoor je dit hele gevaarte binnen moest halen voor het inbouwen van de turbine en bijbehorende aandrijving. Nu we de aandrijflijn inclusief turbine apart opbouwen in een separaat frame, kunnen we in dezelfde ruimte veel meer turbines tegelijk samenbouwen en eventueel ook ruimtebesparend opslaan.”
Het frame bevat vier compartimenten:
- In het eerste compartiment bevindt zich de dieselmotor (Deutz) inclusief kleppenblok, tandempomp, hydromotor en elektronica.
- Hierna volgen de olietank en –koeler.
- In het derde compartiment bevindt zich de turbine.
- Tot slot wordt de turbine in het vierde compartiment aangesloten op de zuigslang waar ook de koppeling wordt gemaakt naar het bovenliggende CANbus systeem voor de aansturing van de verschillende componenten. Detail: het inschakelen van het systeem gebeurt altijd vanaf de centrale bediening die in het frame is ingebouwd. De reden is dat bij een mobiele bedienunit het regelmatig gebeurt dat de stofzuiger deze direct na het inschakelen opzuigt.
De opbouw met vier compartimenten biedt belangrijke voordelen bij het samenbouwen van de units. Werknemers kunnen elk hun eigen deel buiten het frame opbouwen en vervolgens in relatief korte tijd in het frame plaatsen, monteren en aansluiten. Op deze manier kunnen zo’n tien mensen gelijktijdig werken waarbij maximaal vijf units tegelijk in de ruimte zijn op te bouwen. De sub-samenstellingen worden door Motrac Industries just-in-time en plug & play aangeleverd bij Trilo.
Toerentalregeling
De regeling van het toerental van de turbine was een vraagstuk apart. Enerzijds was duidelijk dat het regelen van het toerental van de dieselmotor direct te gebruiken is voor het variëren van het toerental van de turbine en hiermee de zuigkracht. Echter: een vaanturbine, zoals hier is toegepast, heeft een niet-lineaire koppelbehoefte. De regeling is daarom in twee delen opgebouwd. In het eerste deel wordt de turbine – na inschakeling – relatief snel maar beheerst opgetoerd tot het gewenste toerental is bereikt. Hiervoor wordt het vermogen van de dieselmotor ten volle benut. Wanneer de turbine op toeren is (en de zuigkracht op niveau), wordt het toerental van de dieselmotor teruggebracht tot hij in zijn optimale werkgebied draait en dus met een hoge efficiëntie. Voor een variërende vermogensvraag wordt de hydropomp verder uit- of teruggezwenkt waarmee de zuigkracht traploos is te regelen.
Vloeiende opstart
Wim Beekman van Motrac Industries vertelt dat de variatie in vermogensvraag en hiermee het aansturen van de hydropomp, via de CANbus wordt doorgegeven op basis van de bewegingen van de joystick door de operator. “De praktijk leert dat de bediening door de operators als prettig wordt ervaren door onder meer de vloeiende opstartfase en de nauwkeurigheid en snelheid waarmee de machine reageert. Daarbij hebben ze ook altijd de mogelijkheid om extra vermogen toe te voegen vanuit de dieselmotor wanneer je bijvoorbeeld te maken hebt met een verstopping van de slang.”
De overkoepelende CANbus regelt de diverse componenten zoals de hydrostaat, de pomp en het kleppenblok, maar monitort ook het systeem en het gebruik ervan. Dit biedt onder meer relevante informatie voor (voorspellend) onderhoud en ondersteuning bij storingen. Op basis van de verzamelde data is sneller te achterhalen waar het euvel zit maar ook op welke manier het systeem is gebruikt en waar mogelijk de bediener moet worden bijgeschoold. In het kader van onderhoud hebben monteurs van Trilo ook een tweedaagse – intensieve – opleiding bij Motrac Industries gevolgd wat als zeer positief werd ervaren. Weten waar je mee bezig bent en waarom je dingen ‘moet’ doen, maakt het werk relevanter en plezieriger.
Lees meer over Motrac Industries en Highlands Development.
