CN102695607A - 用于生产颗粒的压粒机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于生产颗粒(10)的压粒机，在压粒机(3)中有具有多个孔(13)以挤压生物质(1)的至少一个模具(4)、在该模具(4)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。本发明的目的是生产一种压粒机，其中可以用尽可能最少的劳力来消除模具的局部损坏或局部磨损，或者更易于用备用件来更换该模具。本发明在于，设置至少两个模具段(7，7′，…)作为模具(4)，至少一个支承装置(9)设置成相对于所述辊子(5)支承模具段(7，7′，…)，以及支承装置(9)具有用于导通从模具(4)的孔(13)排出的颗粒(10)的至少一个孔(8)。

Description

用于生产颗粒的压粒机
本发明涉及如权利要求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)而被挤压通过模具孔。材料(生物质)通过孔来成形并作为料条从孔中排出。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，这又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。然而，由于是相对局部范围的损坏，不建议从生产中将整个模具连同压粒机一同移除来修复它。特别是，如果贮料仓已满或者颗粒的直接生产而不设有贮料能力，可能必须为此停止对生物质的加工。出于方便和经济的原因的考虑也不可能预先保持完整的模具，这是因为它通常属于压粒机中的最贵的机器元件并且在为了可能的使用的等待过程中不必要地占用资金。
本发明的目的包括提供一种用于生产颗粒的上述类型的压粒机，其中可以用可能最小的花费来修补模具上的局部损坏或局部磨损，或者更加容易得多地用备用部件来更换模具。
用于压粒机的目的如此实现，即设置至少两个模具段作为模具，设置至少一个支承装置来相对于辊子支承模具段，并且支承装置具有用于馈通从模具孔离开的颗粒的至少一条通道。
可以有利地实施由高质量材料制成的、厚度尽可能小的模具并主要是以多个部件来实施。通过将模具或滚动表面分成多个部件，可以免除复杂的装置及用于移除整个模具的相应安装费用。例如，如果模具被分成四个部件，约55到60°的对生产腔室的可接近性足以从压粒机撤出模具并用新的模具来更换它。可以尽可能地避免移除驱动件、轴或其它机器元件。较佳地为模具段设置快速释放固定件，以进一步加速这种更换。本发明假定在模具孔的长度内，生物质可被充分地挤压并可在离开孔之后具有所需的强度和坚固度。通过支承装置确保模具的挠曲保持在可控的范围内并且在造粒过程中对操作没有影响。因此，模具可较佳地由高强度、特别是低磨损的材料制成。硬化过的材料也是可接受的。可使用相对于支承装置的中间层来支承会变得脆性或会疲劳破裂的模具，这对于有害的振动产生突出的减振效果。此外，有利的是可容易地更换模具的局部损坏，这是因为一个模具段从模具移除，并快速地再次插入新的或修复过的使用的模具段。因此，使压粒机的停机时间保持得较少，并且在局部损坏的模具段的维护或修补过程中不必接受干扰性的操作干扰。
在此目的的扩展中，在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上改进辊子的滚动和/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。
本发明的教导还公开了使用非常硬或甚至脆性的材料或局部或完全硬化的材料或工具钢来作为模具。特别是，本发明允许模具本体制造得尽可能薄，例如30毫米至100毫米厚。由于模具由支承装置充分支承，为此还可使用非常贵的材料或完全硬化的钢或非常硬的钢或不锈钢。
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，并不必须在支承装置后面设有切断装置。仅由于压粒机内的振动，特别是木材颗粒独立地由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，支承装置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又可能的实施例：
为了支承模具，支承装置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支承装置来支承，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。特别是模具上塑性扭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，支承装置的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支承装置，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扭曲。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，则可与通道的尺寸无关地将切断装置设置在支承装置背向模具的那面上。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/或支承装置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。在支承装置的不同类型的实施例中，支承装置可由多个支承段构成。在此情况下，支承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支承装置的接合边缘。总体上，支承装置的动作使模具沿辊子的滚动线的挠曲小于0.05毫米。为了最佳地进行支承，支承装置可设置成沿生物质的通过方向压抵模具的基本上整个区域。支承装置较佳地实施成大体板状。为了避免传递振动和/或热量，可在模具或模具段与支承装置之间设置隔热和/减振中间层。至少一个液压和/或气动定位装置可设置在支承装置上的模具或模具段之间和/或作为支承装置。
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的滚动表面。作为中间层可设想为至少一个塑料件、隔热件、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，较佳地在中间层内局部或完全再现支承装置的通道。然而，还可仅再现孔的数目和位置。
本发明的主题的其它有利的措施和实施例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支承装置的俯视图，
图2示出沿图1中剖面线剖过的多部件模具和支承装置的剖视图，
图3示出具有多部件支承装置的多部件圆形模具的俯视图，该支承装置设置在具有回转辊子的压粒机的下方，
图4示出沿图3中剖面线剖过的多部件模具和多部件支承装置的剖视图，
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，以及
图7示出具有主动可动和可调节的定位装置的支承装置(左侧)或由用于模具段或模具的多个主动可动和可调节的定位装置构成的支承装置(右侧)的简化图。
图1示出放置于支承装置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与支承装置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支承装置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。支承装置也形成用于在此较佳地由多个模具段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，支承装置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。
图7示出在支承装置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。在右侧，支承装置9并不如之前附图那样由板状支承件来实施，而是由多个安装好的定位装置18来产生，这些定位装置将模具段类似地安装到液压垫上。
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，即支承装置9不在接合边缘2的区域内相接触(tangieren)。换言之，这意味着基本上从一个平坦面延伸到另一平坦面的孔13在一个模具段的边缘处在钻孔式样均匀的情况下沿相邻孔13的方向与滚动表面19倾斜地设置。因此，在接合边缘2处增大支承装置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。
在附图中也未示出用于固定模具4相对于支承装置9的位置和/或间隙的替代方式。这可以是支承装置9的至少一个侧壁，该侧壁竖直地安装或与支承装置9相关联，并且该侧壁可选地以规则的间隔来设置。侧壁可与支承装置实施成一件并且是凸起部或隆起部。替代地，可设想至少在外部区域内与模具交叠的L形轮廓。
侧壁实际上用于对生物质的填充区域或滚动表面19划界。将支承装置相对于彼此固定在模具中的另一替代方式将是模具4与载板9的两个对应的盲孔。插入于此的膨胀套筒的优点在此情况下是可容易地吸收模具的热膨胀或装配的不精确，而膨胀套筒不会剪断，这一点与螺栓相反。略微的位移有利地不会使造粒的结果变差，这是因为由于有比孔大的通道，可以容易地补偿最小的位移或不精密的尺寸稳定性。
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 1385
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 支承装置
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

Claims (20)

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，其中所述生物质(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所述生物质(1)的多个孔(13)的至少一个模具(4)、在所述模具(4)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，设置至少两个模具段(7，7′，…)作为所述模具(4)，
设置至少一个支承装置(9)以相对于所述辊子(5)支承所述模具段(7，7′，…)，
以及所述支承装置(9)具有用于馈通从所述模具(4)的所述孔(13)离开的颗粒(10)的至少一个通道(8)。
2.如权利要求1所述的压粒机，其特征在于，为了支承所述模具段(7，7′，…)，所述支承装置(9)基本上设置在两个模具段(7，7′，…)的接合边缘(2)处和/或在所述模具(4)的所述边缘(15)处与接合部交叠。
3.如权利要求1或2所述的压粒机，其特征在于，为了在所述滚动表面(19)上形成均匀的钻孔式样，模具段(7，7′…)的接合边缘(2)区域内的所述孔(13)如此倾斜地设置在所述模具段(7，7′…)内，即，所述支承装置(9)不在所述接合边缘(2)的区域内相接触。
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，所述通道(8)实施成比所述孔(13)和/或所述颗粒(10)大得多。
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，所述各个模具段(7，7′…)基本上相同或相似。
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，所述模具段(7，7′…)的所述接合边缘(2)设置成大致平行于所述辊子(5)的所述滚动线(14)。
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，所述模具段(7，7′…)的所述接合边缘(2)基本上设置成与所述辊子(5)的所述滚动线(14)成一角度(16)。
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，为了使所述模具段(7，7′…)彼此接合，所述接合边缘(2)实施成舌榫连接和/或Z形连接和/或箭头状连接。
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，所述模具段(7，7′…)设置在一平面内。
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)实施成矩形或圆形。
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，所述模具(4)和/支承装置(9)实施成局部或完全硬化和/或由硬化过的材料制成。
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，所述支承装置(9)设置成沿所述生物质(1)的馈通方向(12)压抵所述模具(4)的基本上整个区域。
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，所述支承装置(9)实施成大体板状。
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，在所述支承装置(9)与所述模具(4)之间设置隔绝层和/或减振中间层(17)。
15.如前述权利要求中一项或多项所述的压粒机，其特征在于，至少一个液压和/或气动定位装置(18)设置在所述支承装置(9)上和/或作为所述支承装置(9)设置。
16.如前述权利要求中一项或多项所述的压粒机，其特征在于，所述支承装置(9)由多个支承段(9，9′)构成。
17.如前述权利要求中一项或多项所述的压粒机，其特征在于，在所述支承装置(9)的至少有两个部件的实施例的情况下，所述支承段的所述接合边缘在它们彼此的位置和/或它们的实施方式方面与所述模具段(7，7′，…)的所述接合边缘(2)明显不同。
18.如前述权利要求中一项或多项所述的压粒机，其特征在于，设置至少一个中间层(17)和/或至少一个定位装置(18)，以形成由不同高度的模具段(7，7′，…)构成的均匀滚动表面(19)。
19.如前述权利要求中一项或多项所述的压粒机，其特征在于，设置至少一个塑料件、隔绝件、金属板和/或液压垫作为中间层(17)。
20.如前述权利要求中一项或多项所述的压粒机，其特征在于，所述中间层(17)完全或部分地再现所述支承装置(9)的所述通道(8)。
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