CN102695606A - 用于生产颗粒的压粒机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于较佳地由生物质(1)来生产用于壁炉燃料的颗粒(10)的压粒机，该压粒机包括具有多个孔(13)以按压生物质(1)的至少一个模具(4)、在该模具(4)的滚动表面(19)上滚动的至少一个辊子(5)以及用于模具(4)和/或辊子(5)的至少一个驱动装置。本发明的目的是提供一种压粒机，该压粒机可以使用高度尽可能小且孔的长度尽可能短的模具。本发明的特征在于为了安装模具(4)，沿生物质(1)的通过方向(12)在模具(4)的下游设置以大致平坦的方式紧靠模具(4)的载板(9)。在载板(9)内设置用于露出模具(4)的孔(13)的至少一个开口(8)。

Description

用于生产颗粒的压粒机

本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的用于生产颗粒的压粒机。

由精细材料或压实和/或熔化的材料来生产也被成为丸粒的颗粒已为人所知。由较佳为碾碎的生物质(诸如木片、锯屑等)来生产颗粒或木质颗粒也充分已知并在可再生能源领域作为一种用于气候保护的开拓技术而特别在欧洲被推广。通常，来自木材加工工业的碎片材料用作原材料，但还可使用新砍下的木料或者在木材加工工业中不可使用的木材类型或废料。无污染物的基底材料较佳地用于供给单户家庭或多户家庭的房屋中小壁炉设备的木质颗粒的市场。然而，用于发热和/或获得电能(组合发电站)的河床式发电站或特殊的高温熔炉设备还能以较少的量洁净燃烧带有污染物的材料(具有或不具有涂层或漆料的、由碎木板或中等密度的纤维板制成的颗粒)。

通常在所谓的压粒机中生产木质颗粒，其中待挤压的材料通过运动的和/或主动滚动的辊子(也被称为盘式碾磨机辊子)而被挤压通过模具的孔。材料(生物质)通过孔来成形并作为料条从孔中排出。将孔理解为较佳地实施成大致圆筒形并设置在模具内以使材料馈通并成形的所有开口。孔还可具有较大的进口区域(凹陷部)以改进挤压过程，并可被硬化或者可在孔内具有硬化过的套筒。在模具领域中区分平坦模具和环形模具。辊子在环形模具上在外部或在内部回转以进行挤压，而盘式碾磨机辊子在平坦模具上以圆形(碾磨机构造)或直线反向滚动。本发明较佳地涉及后一种构造的平坦模具，但也可选择地与环形模具一起使用。不必更详细地讨论制备和分散生物质或者对颗粒的后处理(料条的碾碎、冷却、储存、运输)的可能性。这方面参照现有技术。

由于当前全世界已认可的气候变暖，因而推动工业加速木质颗粒的大规模工业化生产并使这种生成低成本化。压粒机的主要磨损部件是模具本身。由于生物质在孔壁上按压和压实，所以出现高摩擦系数和高压力，这会随时间侵蚀模具孔并使它们扩大。同时，在供给生物质过程中可能会发生诸如石头、金属片等的高密度元件到达平坦模具并被滚动的辊子按压到模具中。模具表面出现挠曲或孔出现磨损区域，这进而导致生物质的残余层在模具的滚动表面上的不规则挤压，这是因为残余层的生物质由于滚动表面的扰动而不再能沿任何方向自由地流动。出现波纹状的残余层，这会导致压粒机内难以衡量的机器动态振动。然而，还可形成高密度的生物质凝块，这些凝块又进一步损害模具的滚动表面和/或在穿过孔的过程中引起磨损增加。在极限情况下，有缺陷的滚动表面导致“敲击”或“撞击”辊子，这些辊子总体上对压粒机、还特别对辊子和模具有危害。

然而，从生产的本质上来说无法防止经一定的生产时间段而出现的模具的损坏或磨损。可通过多种类型的修复可能性来对模具本身进行修复，诸如磨削/刨去整个模具、在凹陷部处进行堆焊，或者钻掉局部的损坏或孔并插入封闭件或套筒。充分已知具有耐磨损涂层或表面硬化的模具。

在用于压粒机的模具的设计中，到目前为止是将通道孔引入实心材料内。实心材料沿其高度方向(大致对应于通道孔的定向)设计成它能承受压粒过程中一个或多个盘式碾磨机辊子的所需力。根据待压实的初始产品，这通常导致大于100毫米的模具类型。为了使磨损保持在限值内，已知硬化模具和/或将套筒插入孔中，这些套筒具有更高质量的材料和/或是可更换的(DE 27 08 562A1)。

然而，这些解决方案又需要较大投资以制备模具内所需的深孔。此外，为将进口侧上的孔调节成朝向待压实的材料(例如，以锥形扩张)而有必要的工作或沉积或淬透措施。已经提到的引入磨损套筒也是耗时的且需要非常精准的配合。因此，已显示出模具现在已成为压粒机的最贵的机器元件之一(由于增加的原材料和人工价值)。

本发明的目的是提供一种上述类型的用于生产颗粒的压粒机，该压粒机还允许使用具有可能的最小高度及因此可能的最小孔长度的模具。

用于压粒机的目的如此达到：为了沿生物质的馈通方向安装模具，在模具之后设置基本上平坦地压抵模具的载板，且在载板内设置用于使模具的孔露出的至少一个开口。

现在可有利地以低成本的方式来实施由高质量材料制成的、厚度尽可能小的模具。特别是，由此可以抗弯地安装模具。生物质将充分地在模具内进行挤压并在离开孔之后具有需要的强度和坚固度。通过平载板确保模具的挠曲保持在可控的范围内并且在造粒过程中不影响操作。因此，模具可以较佳地由高强度、特别是低磨损和/或非常贵的材料制成，这是因为模具可实施或使用成非常“薄”或者耗费可能最少的材料。还可设想硬化过的材料、特别是使用淬透的可购部件，这些材料购买起来不贵并且仅还须钻孔。由于振动或连续使用往往变得脆弱或往往破裂的模具可使用相对于载板的中间层来支承，这对于有害的振动产生突出的减振效果。为此较佳地使用塑料板，该塑料板同时减少或甚至防止可能的制造不精确或载板上的支承问题。

借助于本发明的教导，能将模具本身实施为磨损元件，该磨损元件由于其较小的尺寸和伴随的重量最小化而易于制造、易于操纵并可低成本地更换。特别在由于设置在压粒机内的载板而易于实现的多部件模具的情况下尤为如此。可理解的是，载板又被支承在压粒机内。如果载板设置为环形板，则载板承受由盘式碾磨机辊子施加的挤压力并将这些力根据惯例分布到各个压粒机结构内。在这方面，与合适的模具结合的载板的特征还在于更换现有的颗粒并将它们安装到压粒机内的改进的可能性。因此，在本发明的范围内还可以改装现有的压粒机并随后安装具有对应载板的模具。

在对此目的的扩展中，在位于压粒机内的多部件模具的情况下，可以在模具段的接合边缘处改进辊子的滚动和/或使压粒机能够使用滚动表面质量均匀、高度不同的模具段。

特别是，本发明允许模具本身制造得尽可能薄，例如30毫米至100毫米高、较佳为40毫米至80毫米高，并且最重要是不扭曲地使用这些模具。由于模具可由载板充分支承，为此还可使用非常贵的材料或淬透钢或非常硬的钢或不锈钢。由于减少材料用量而使成本降低，因此昂贵的铬钢或马氏体钢不再是阻碍投资的原因。

显然，料条从模具的孔离开，这些料条根据所用的生物质或具有未示出但可能的用于划分料条的剪切装置的压粒机而断开成颗粒。然而，已显示出在大多数情况下，并不必须在载板后面设有切断装置。，木材颗粒特别地仅由于压粒机内的振动而独立地从离开模具孔的生物质料条分裂出来。然而，与诸如温度的、(天然)粘合剂添加或类似应用的特殊加工应用结合，料条可以实施成相对地抗断裂。在此方面，有利的是如此来实施通道，即这些通道相对于孔仅略微扩大，或者，在通道为槽形的实施例的情况下，将槽延伸部实施成基本上平行于辊子的滚动线并因此使用刀片将生物质以规则间隔切断成商业上常见的颗粒尺寸，而该刀片基本上遵循与辊子相同的运动。根据对本发明的理解，载板或其通道不形成模具孔的延伸部，因为它相对于生物质不承担支承或成形的任务，不过，根据实施例变型，该通道能用作用于划分料条的可动或转动刀的止挡件。下面描述其它的有意义且又可能的实施例：

为了支承模具，载板可基本上设置在模具段的接合边缘上和/或在模具的边缘处与接合部交叠。在较窄模具的情况下，较佳地建议后者。然而，模具段的接合边缘较佳地特别由载板来支承，因而不会由于较重的辊子或甚至是多个较重的辊子而发生挠曲。特别是模具上的塑性挠曲导致接合边缘隆起以及在从一个模具段到另一个的过渡区域处的辊子下落或撞击。在较佳的示例性实施例中，载板通道的基本特性是它们尽可能大地、在必要时甚至作为凹槽或者开口而引入载板，因而模具的静承载力基本上是足够的并且它没有挠曲或仅经受无害的挠曲。根据另一示例性实施例，还建议将通道实施成比孔、现有的料条或颗粒明显大。如果机械切断颗粒似乎是有意义的，则与通道的尺寸无关地将切断装置设置在载板背向模具的那面上。对于有利的更换以及特别是在多个模具段的情况下，各个模具段较佳地基本上相同或相似。这较佳地应用于孔的布置、几何形状和/或相邻模具段的接合边缘。

模具段的接合边缘特别较佳地设置成基本上平行于辊子的滚动线。在另一示例性实施例中，接合边缘特别较佳地设置成基本上与辊子的滚动线成一角度，该角度能覆盖0到35°的范围。

然而，特别是为了使模具段彼此接合，接合边缘较佳地实施成舌榫连接和/或Z形连接和/或箭头状连接。上述示例性实施例可特别有利地施加到由设置在一平面内的各模具段构成的模具内。为此，模具将较佳地实施成矩形或圆形。模具和/或载板特别较佳地实施成局部或完全硬化和/或由硬化过的材料制成。在载板的不同类型的实施例中，载板可由多个承载段构成。在此情况下，承载段的接合边缘可以基本上在彼此的位置和/或它们的实施方式方面与模具段的接合边缘不同。这用于改进对模具的支承，上面建议的用于滚动表面的特殊措施不必应用于载板的接合边缘。总地来说，载板如此作用，即如果模具具有200毫米至300毫米的宽度，则模具沿辊子的滚动线的挠曲应小于0.05毫米。

为了避免传递振动和/或热量，可在模具或模具段与载板之间设置隔绝和/减振中间层。此中间层可由另一中间层来支承，以补偿高度或用相应地较厚的中间层来更换。作为中间层可设想至少一个塑料件、隔绝件、金属板和/或液压垫。后者的作用较佳地是可调节的。至少一个液压和/或气动定位装置可设置在载板上的模具或模具段之间。该定位装置可特别较佳地用于形成由不同高度的模具段构成的均匀滚动表面。作为中间层可设想至少一个塑料件、隔绝件、金属板和/或液压垫。后者的作用较佳地是可调节的。如果使用中间层，较佳地在其中局部或完全再现载板的通道。然而，还可仅再现孔的数目和位置。

相应地，在另一示例性实施例中，将载板内明显较大的通道分配给至少一个孔。除了模具，载板还可由多个段构成，这些段根据典型的接合方法来组装。载板特别较佳地具有比模具明显大的外部尺寸。此外，可建议在载板和模具之间设置用于相对于载板固定模具的位置和/或间隙的至少一个引导装置。这种引导装置可以是模具边缘的至少一部分上的至少一个夹紧套筒和/或侧壁。模具较佳地基本上由第一材料制成，而载板(9)由第二材料制成，载板由比模具质量低和/或硬度小和/或厚度大的材料制成。

在另一积极的实施例中，模具的至少两个孔结合到载板的开口内。

模具较佳地实施成局部或完全硬化和/或由硬化过的材料制成和/或由含碳钢制成。当然，根据当前的现有技术，模具本身也可由一个或多个组装好的部件构成。特别有利的是，载板实施成具有如此大的刚度，即在操作时模具发生的挠曲在100毫米长度的部段上不超过0.025毫米。例如，在压粒机内一平面内转动的盘式碾磨机辊子的情况下，这意味着环形模具具有在250毫米至350毫米滚动线上基本0.05毫米的挠曲、更具体地较佳是在300毫米滚动线上具有0.05毫米的挠曲。设置具有约30毫米至约60毫米、较佳为35毫米至45毫米高度的模具。与此相对，较佳的是载板9具有约100毫米至约200毫米、较佳为125毫米至175毫米的高度。当然，除了将载板施加到平坦模具内，还可设想将载板施加到环形模具内，而该载板实施成承载环，并且，根据环形模具的应用场合，承载环设置在外侧或内侧。

本发明的目的的其它有利的措施和设计在从属权利要求和下述对附图的说明中公开。

附图中：

图1示出具有反向辊子的压粒机内矩形的多部件平坦模具和位于下方的载板的俯视图，

图2示出沿图1中剖面线剖过的多部件模具和载板的剖视图，

图3示出在具有回转辊子的压粒机中具有设置在下方的多部件载板的多部件圆形模具的俯视图，

图4示出沿图3中剖面线剖过的多部件模具和多部件载板的剖视图，

图5示出模具各段的可能的接合边缘以改进辊子的滚动的简化图，

图6示出剖过具有高度不同的模具各段的多部件模具的剖视图，

图7示出用于载板内模具各段或模具的主动可动和可调节的定位装置的简化图，以及

图8示出根据图7的局部放大剖视图并对夹紧套筒进行说明。

图1示出放置于载板9上的矩形多部件平坦模具4的俯视图。辊子5在模具4上滚动和/或模具4与载板9一起以反向的方式从左向右运动并返回。在附图中，特别示出沿滚动方向6的向右运动。根据附图，模具4由六个模具段7、7′、…、7″″″构成，这些模具段都在接合边缘2处以彼此转过180°并彼此压抵地设置。接合边缘2相对于辊子5的滚动线14具有角度16的成角度布置允许在模具4上柔和地滚动。模具4是否运动或者辊子5是否运动和/或辊子5是否还具有独立的驱动装置以除了运动方向之外还进行独立转动是不重要的。孔13设置在模具4内，这些孔较佳地对应于载板9的通道8。当然，一个较大的通道8可以对应于多个孔13，如在图1中左上部借助于槽形通道8所示。

根据图2，生物质1在生产过程中分散到模具上(较佳地在每个辊子5前面)并由滚动的辊子5沿馈通方向12压到孔13内。在辊子5通过之后，残余层11可形成于滚动表面19上。在穿过孔13之后，料条或颗粒10在离开孔13时形成于平坦面20上，这些颗粒需要进一步的处理或进一步的运输。

在图3中示出压粒机3的替代的实施例，该实施例现在是使用回转的辊子5和由多个模具段7至7″″″构成的圆形模具4，这些模具段像蛋糕块那样设置。载板也形成用于在此较佳为由多个模具段7至7″″″构成的薄模具4的基底。对于相同的实施例，在蛋糕状模具段7至7″″″的情况下也能在操作过程中简单地直接更换损坏的基底部件并修复。为此，至少一个模具段7至7″″″较佳地在压粒机3的区域内保持并按需要在移除损坏的模具段之后进行更换。

图4又示出另一实施例的剖视图，载板9、9′以多部件来实施，但具有用于使颗粒10沿馈通方向12馈通的通道8。

图5示出用于以如下方式连接模具段7至7″″″的多个示例性可能性，即辊子5的滚动线14不同于接合边缘2的定向。如在附图的左侧明显看到，接合边缘2可为此实施成箭头状边缘。因此，具有滚动线14的辊子5不会在接合边缘2上方突然地滚动，而是在较长区域上滚动。在右侧示出多个模具段7至7″″″之间的Z形连接。在此还明显的是例如模具段7′可容易地抬起并用类似或相同的模具段来更换。在较长的磨损和抛光或碾磨过程之后模具各段高度不同的情况下，不再确保最佳的滚动表面19。

然而为了能够使用这些模具段，根据图6，可将中间层17插入较薄的模具段7′下方，该中间层补偿相邻模具段7和7″的高度差。因此，中间层17压抵平坦面20。在替代的实施例中，模具4以“平面凹槽”的类型嵌入载板9，因而模具4或模具段7、7′…借助于由此得到的引导装置21而获得操作所需的固定。当然，引导装置21还可以不同方式来实施。

图7示出在载板9的左侧设置有定位装置18的另一实施例，这些定位装置在具有初始高度的模具段7′的情况下引入并在高度较小的模具段7的情况下相应地伸出，以实现水平的滚动表面19。为了改进定位装置18与模具段之间均匀的力传递，还可在此设置合适的中间层作为力分布件。通过定位装置18，似乎可以将模具和/或模具段安装到液压垫上。在图7中再次设置用于固定模具4的位置和/或间隙的引导装置21的替代装置。这可以是载板9的至少一个侧壁，该侧壁竖直安装或与载板9相关联，而各个侧壁可选地以规则的间隔来设置。引导装置21在附图左侧的剖视图中可见，并在具有附图标记21′的俯视图的右后部处竖直地位于载板9上。引导装置21可与载板9一体实施并在这种情况下可以是凸起部或隆起部。替代地，可设想至少在外部区域内与模具4交叠的L形轮廓。

引导装置21还可实施成用于对生物质1的滚动表面19或填充区域划界的侧壁。再次在右侧局部图中示出模具4和载板9的两个对应的盲孔23。

图8示出具有插入的夹紧套筒22的此盲孔23的俯视放大剖视图。在此情形下，夹紧套筒22的优点是可容易地吸收模具的热膨胀或装配的不精确，而夹紧套筒22不会剪断，这一点与螺栓相反。夹紧套筒由在轴向上具有开口的管的类型构成。略微的位移有利地不会使制粒的结果变差，这是因为由于有比孔13大的通道8，可以补偿最小的位移或不精密的尺寸稳定性。

在附图中未示出在极端的力和/或大量的孔13的情况下用于优化滚动表面19上的钻孔式样的另一示例性的实施例。为此，为了在滚动表面19上形成均匀的钻孔式样，模具段7、7′…的接合边缘2区域内的孔13如此倾斜地设置在模具段7、7′…内，即载板9不在接合边缘2的区域内相接触。换言之，这意味着基本上从一个平坦面(滚动表面19)延伸到另一平坦面20的孔13在一个模具段的边缘处在钻孔式样均匀的情况下从滚动表面19沿相邻孔13的方向倾斜地设置。因此，在接合边缘2处增大载板9位于模具段底面上的可能的支承面积。然而，倾斜延伸的孔13并不限制于此区域或此应用场合。

基本上，已试图较佳地由均匀的钢材来生成模具。例如，诸如X46Cr13(1.4034)的所谓刃具钢特别适合于此目的，这种钢具有马氏体微观结构并且是不锈的，它代表耐腐蚀性、使用寿命和易脆断性之间的良好折衷。

压粒机3尤其较佳地适于由生物质1生产用于壁炉的颗粒10，但也可安全地和方便地在其它领域中使用。

附图标记列表 1386

1 生物质

2 7的接合边缘

3 压粒机

4 模具

5 辊子

6 滚动方向

7 模具段

8 通道

9 载板

10 颗粒

11 残余层

12 馈通方向

13 孔

14 滚动线

15 7的边缘

16 角度

17 中间层

18 定位装置

19 滚动表面

20 平坦面

21 引导装置

22 夹紧套筒

23 盲孔

Claims (14)

1.一种用于较佳地由生物质(1)来生产用于壁炉燃料的颗粒(10)的压粒机，所述生物质(1)由含有纤维素和/或木质纤维素的纤维、碎片或碎屑构成，且在所述压粒机(3)内设置有带有用于挤压生物质(1)的多个孔(13)的至少一个模具(4)、在所述模具(4)的滚动表面(19)上滚动的至少一个辊子(5)以及用于模具(4)和/或辊子(5)的至少一个驱动装置，

其特征在于，为了沿所述生物质(1)的馈通方向(12)安装所述模具(4)，基本上平坦地压抵所述模具(4)的载板(9)设置在所述模具(4)之后；且用于使所述模具(4)的所述孔(13)露出的至少一个开口(8)布置在所述载板(9)上。

2.如权利要求1所述的压粒机，其特征在于，为至少每个孔(13)在所述载板(9)内设置明显较大的通道(8)。

3.如权利要求1或2所述的压粒机，其特征在于，至少两个模具段(7，7′…)作为所述模具(4)设置在所述载板(9)上和/或所述载板(9)由多块载板(9，9′，…)构成。

4.如前述权利要求中一项或多项所述的压粒机，其特征在于，至少一个中间层(17)设置在所述载板(9)与所述模具(4)或所有模具段之间。

5.如前述权利要求中一项或多项所述的压粒机，其特征在于，所述载板(9)具有比所述模具(4)大得多的外部尺寸。

6.如前述权利要求中一项或多项所述的压粒机，其特征在于，至少一个引导装置(21)设置在所述载板(9)与所述模具(4)之间，以固定所述模具(4)相对于所述载板(9)的位置和/或间隙。

7.如前述权利要求中一项或多项所述的压粒机，其特征在于，至少一个夹紧套筒和/或一个侧壁作为所述引导装置(21)设置在所述模具(4)的所述边缘(15)的至少一部分处。

8.如前述权利要求中一项或多项所述的压粒机，其特征在于，所述模具(4)基本上由第一材料构成，而所述载板(9)由第二材料构成，所述载板(9)由比所述模具(4)质量低和/或硬度小和/或厚度大的材料构成。

9.如前述权利要求中一项或多项所述的压粒机，其特征在于，所述模具(4)的至少两个孔(13)结合到所述载板(9)的开口(8)内。

10.如前述权利要求中一项或多项所述的压粒机，其特征在于，所述模具(4)实施成局部或完全硬化和/或由硬化过的材料制成和/或由含碳钢制成。

11.如前述权利要求中一项或多项所述的压粒机，其特征在于，所述载板(9)实施成具有足够高的刚度，从而在操作时在100毫米长度的部段上发生不超过0.025毫米的所述模具(4)的挠曲。

12.如前述权利要求中一项或多项所述的压粒机，其特征在于，设置具有约30毫米至约60毫米、较佳为35毫米至45毫米高度的模具(4)。

13.如前述权利要求中一项或多项所述的压粒机，其特征在于，设置具有约100毫米至约200毫米、较佳为125毫米至175毫米高度的载板(9)。

14.如前述权利要求中一项或多项所述的压粒机，其特征在于，在具有于外部或内部回转的辊子的环形模具的情况下，所述载板(9)实施成承载环，且所述承载环根据所述模具的应用场合而设置在外侧或内侧。

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