CN204365237U - 用于生产颗粒的压粒机的平坦模具和用于生产颗粒的压粒机 - Google Patents

Abstract

一种用于生产颗粒的压粒机的平坦模具，其中，平坦模具具有多个孔(13)，所述孔被布置成位于至少两个孔圆(k₁,k₂,...)上，从而形成圆环形的滚动面(19)，其中，在每个孔圆上各自形成相同数量的孔，对于孔圆的每个孔来说，相邻的孔被布置成偏移角度2α，对于孔圆的每个孔来说，将至少一个偏移α角度的孔布置在相邻的孔圆上。本实用新型还涉及一种用于生产颗粒的压粒机，在压粒机中布置至少一个具有用于挤压生物质的多个孔的平坦模具、至少一个在模具上滚压的辊和至少一个用于模具和/或辊(5)的驱动装置。以这种方式不能避免或者减少在模具上出现的损伤，在多部分的模具的情况下这需要更换模具或者模具段。

Description

用于生产颗粒的压粒机的平坦模具和用于生产颗粒的压粒机

技术领域

本发明涉及到一种用于生产颗粒的压粒机的平坦模具和一种用于生产颗粒的压粒机。

背景技术

由精细物料或经压实和/或熔化的材料来生产也被称为球团或者丸粒的颗粒已是公知的。由较佳为碾碎的生物质(如木片、锯屑等)来生产颗粒或木质颗粒也充分已知，并且在可再生能源领域作为一种针对气候保护的面向未来的技术而特别在欧洲被广泛推广。由较佳为碾碎的生物质(如木片、锯屑等)来生产颗粒或木质颗粒也充分已知，并且在可再生能源领域作为一种针对气候保护的面向未来的技术而特别在欧洲被广泛推广。无有害物质的基本材料较佳地用于向单户家庭或多户家庭的房屋中的小壁炉设备进行供给的木质颗粒的市场。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洁净地燃烧带有较少量有害物质的材料(具有或不具有涂层或漆料的、由碎木板或中等密度纤维板(MDF)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各个孔。材料(生物质)通过这些孔成形，并作为料条从这些孔中排出。在此，孔理解为较佳地实施成大致圆筒形的所有开口，并设置在模具内以使材料馈通并成形。孔还可具有较大的进入区域(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)滚动。本实用新型较佳地涉及后一种构造形式的平坦模具，但也可在必要时与环形模具一起使用。待挤压材料可以不仅是用于在壁炉内燃烧 的生物质，而且还可以是可颗粒化的材料，如饲料或食品、炭、塑料或类似物。

不必更详细地讨论制备和散布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。

由于当前全世界已公认的气候变暖，因而推动本行业加速木质颗粒的大规模工业化生产并使这种生产低成本化。

压粒机的主要磨损件是平坦模具自身。由于在孔壁上挤压和压缩生物质产生高摩擦值和压力，这对模具孔造成腐蚀并且随着时间增大模具孔。同时在馈送生物质时可能出现的是，高密度元件，例如石头、金属块或者类似物到达平坦模具上，并通过滚动的辊压入平坦模具内，并且对其造成局部损伤。

为了以尽可能小的成本避免局部损伤或者模具上的局部磨损以及简化模具与备用件的更换，在文件DE 10 2009 047 902 A1中建议，将模具设计成具有两个或者多个模具段的多部分模具。如此可以从模具中取出模具段，并且重新使用新的或者处理过的模具段，而不需要更换整个模具。由此使压粒机的停机时间保持较低。

尽管以这种方式可以减少可能的停机持续时间，但是以这种方式不能避免或者减少在模具上产生的损伤，这种损伤在多部件的模具情况下需要更换模具或者模具段。

特别是对于为大工业生产颗粒设计的压粒机来说，为了实现生物质通过压粒机的尽可能大的通过量以及为了实现相应大的颗粒生产率，对模具提出了较高的要求。因此，模具必须特别是承受由辊施加的非常大的力，从而以所期望的高通过率使生物质挤压通过孔。同时通常要求，为了达到尽可能高的生产通过率，压模具有尽可能多的孔，这里随着孔的数量的增大，模具自身的制造材料越少，但是仍然需要吸收和传导由辊所施加的力。在此特别须考虑到在待挤压的生物质中可能形成不规则物，这大概是因为在压粒机运行过程中留在模具上的生物质的剩余层形成结块或粘附物、特别是因为等候在辊子前面的生物质不能足够快速和/或均匀地进行挤压或被移走。如果辊子在这种不规则物上扫过，则会导致辊子垂直于模具表面施加压力所产生的力的大部分集中于不规则物的较小的受限表面上， 以使模具局部地加载有非常大的力，这会造成模具的损坏和增加损耗，并且在极端情况下甚至造成模具断裂。为了减小这种危险性，模具可通过如下方式构造成是耐磨的，即，例如增大模具的直径和/或加大模具的厚度，但这会造成对于压粒机来说相应的设备成本增加。

因此，在较少受损率和停机率、较高生产率与较少设备成本的要求之间存在矛盾。

实用新型内容

因此，本发明的任务在于提出一种改进的平坦模具和一种改进的压粒机，它可以更好的解决对上述目标冲突，特别是对于给定的生产效率和设备大小能实现更小的损伤和停机频率。

本发明的该任务以及其他任务将借助一种如下描述的被使用在用于生产颗粒的压粒机上的平坦模具以及一种如下描述的用于生产颗粒的压粒机得到解决。

作为一种解决方案给出一种被使用在用于生产颗粒的压粒机上的平坦模具，颗粒较佳由被用于作为壁炉中的燃烧材料使用的生物质制成，这里生物质由含有纤维素和/或木质纤维素的纤维、木屑或者碎屑制成，这里平坦模具有多个孔，它们被布置成位于至少两个孔圆上，从而形成圆环形的滚动面。这里在每个孔圆上各自形成相同数量的孔，这里对于孔圆的每个孔来说，相邻的孔被布置成偏移2α的角度，对于孔圆的每个孔来说，将至少一个偏移α角度的孔布置在相邻的孔圆上。角度α在这里优选被定义为圆形截面的开口，它由在相邻孔圆上偏移的孔的两条穿过中心点的中心点直线确定。

通过在每个孔圆上设计相同数量的孔(它们实际上均匀间隔布置)，并且通过使相邻的孔圆的孔相对偏移，可以实现孔非常均匀的布置。特别是，许多在平坦模具上形成的孔互相间具有基本上相同的统一的间隙。当由此压粒机的辊在工作时在由孔构成的滚动面上滚压时，生物质可以非常均匀地被挤压，同时将由于待挤压材料的不均匀挤压和推移造成的对平坦模具的损伤的危险得到降低。

较佳平坦模具由多个模具段形成。特别是，该平坦模具具有形成滚动 面的多个模具段。为了使模具段彼此接合而设有一个或者多个定心孔。通过使平坦模具或者说滚压表面分离成多个部分可以省去昂贵的装置以及相应的用于取出整个模具的安装费用。如果平坦模具例如被分成四部分，则生产空间大约55至60°的开口已经足够用于将其从压粒机中取出并且装入一个新的模具。驱动装置、轴或者其他的机械部件的拆卸可以尽量被避免。这特别的可以优选的使用在压粒机上，如DE 10 2009 051 481 A1中公开的，它可分布到平坦模具上地具有多个压紧装置。

这里优选的是，两个相邻的模具段的接合边缘可以如下被设计在滚动面的区域内，即，接合边缘与两个互相间隔的孔圆的交点偏移角度α。进一步优选的进行设计，同一个孔圆的两个相邻的被布置在接合边缘两侧的孔偏移角度4α。以这种方式可以实现辊在模具段的接合边缘上的改善的和均匀的滚压。

平坦模具较佳具有数量为M个模具段，在每个孔圆上设计数量为m个孔，这里角度α具有一个值：

从而孔圆的由模具段形成的圆弧部分上的孔的数量以自然数l给出：

$l=\frac{m}{N},l\∈N$

由从平坦模具的中心点开始在径向上延伸的直线出发，孔被布置在下面的角度上：

γ＝α(2i+(h-1)+j(l+1))，

这里h是各个孔圆(k₁，k₃，...)的编号，i和j是连续值i＝0,1,...,l-1和j＝0,1，...，M-1。如果模具仅仅由一个模具段M组成，则对于孔的上述排列，值i就是1，...l。

例如可以设计12个模具段和6个孔圆，这里在每个孔圆上设计168个孔，角度α＝1°。

进一步优选的进行设计，在平坦模具的外边缘区域和/或内边缘区域内，接合边缘沿从中心点在径向上延伸的直线延伸。以这种方式可以形成一个止挡面，它使模具段的拼装变得容易。此外可以设计定心孔用于更简单地使模具段互相拼接。

较佳两个彼此邻接的模具段通过至少一个搭接接合边缘的夹持件相 连。它允许模具部件快速和可靠的装配。

较佳两个相邻的孔圆的两个孔之间的距离d近似如下给出：

d＝r sin(α)，

这里r是两个孔圆的半径、两个孔圆的半径的平均值或者所有孔圆的半径的平均值。通过如此选择两个相邻的圆孔的距离可以实现孔的几何非常均匀的布置。为了尽可能精确地考虑到沿着朝平坦模具外部的方向延展的孔圆，值r可以被考虑为两个相邻孔圆的半径的平均值。由于从孔圆出发计算值d，以及由此才确定下一个孔圆的半径，这通常需要反复确定值r。因此为了简化计算也可以进行设计，取代将参与的孔圆作为计算的基础。根据需求和平坦模具的尺寸、特别是在很大的半径和与此相比孔圆之间的距离很小时也可以进行设计，仅仅选取半径的名义值，例如对应于平均孔圆的半径以及平坦模具的有效直径的一半，从而基于此进行计算。

作为另一种解决方案给出一种用于生产颗粒的压粒机，颗粒较佳由被用于作为燃烧材料在壁炉中使用的生物质制成，这里生物质由含有纤维素和/或木质纤维素的纤维、木屑或者碎屑制成，这里在压粒机中布置至少一个具有用于挤压生物质的多个孔的平坦模具、至少一个在模具上滚压的辊和至少一个用于平坦模具和/或辊的驱动装置。

较佳进行设计，为了相对辊支承模具段布置至少一个支承装置。支承装置可以具有至少一个用于输送从平坦模具的孔离开的颗粒的开口。

通过支承装置这里保证了，平坦模具的弯曲被维持在一个可控的范围内并且在生产颗粒时不对工作产生影响。为了支承平坦模具可以将支承装置基本上布置在模具段的接合边缘和/或接合搭接地布置在平坦模具的边缘上。后者优选的狭窄的平坦模具上具有重要意义。但是较佳正好通过支承装置支承模具段的接合边缘，由此可以不造成由于沉重的或者甚至多个沉重的辊造成的弯曲。

因此，平坦模具较佳由高强度、特别是不易焊接的材料制成。也可以是硬性材料。易发生脆化或者疲劳断裂的平坦模具可以借助中间层支承在支承装置上，这可以实现对有害振动的有效吸收。尽管如此本发明的理论应该展示以下可能性，即将非常硬的或者甚至脆性的材料或者部分或完全硬化的材料或者说材料钢作为平坦模具使用。特别是，本发明甚至允许平 坦模具被制造得非常薄，大约30至100mm厚。由于通过支承装置的支承已经足够，可以为此也使用一种非常昂贵的材料或者一种完全硬化的钢或者非常硬的钢或者说不锈钢。平坦模具和/或支承装置部分地或者全部地被硬化和/或由硬化材料制成。

附图说明

本实用新型的主题内容的其它有利的措施和实施例在下述对附图的说明中公开。

附图示出：

图1示出多部分的平坦模具的俯视图，

图2示出具有回转辊的压粒机中的平坦模具和布置在其下方的支承装置的横截面图，和

图3示出模具段通过夹持件的连接。

具体实施方式

图1展示由多个模具段7至7″组成的平坦模具4。平坦模具4具有许多个孔13，它们被布置成位于多个孔圆k₁，k₂，...上，从而形成圆环形的滚动面19，当压粒机工作时一个或多个辊5在滚动面上运转和滚压，如通过滚动方向6的箭头所示。

根据图2在压粒机3中在生产过程中将生物质1散布到平坦模具4上，并借助滚压的辊5向馈通方向12挤压通过布置在平坦模具4中的孔13。在滚动面19上(也被表示为滚压面)在这里在辊5通过之后可以形成生物质1的剩余层。在穿过孔13之后从孔13离开时形成条或者颗粒10，它需要进一步加工或者进一步运输。平坦模具4的孔13较佳与支承装置9的一个或者多个开口8相对应，平坦模具4位于该支承装置上。这里可以忽略的是，平坦模具4是否运动，或者辊5是否运动和/或辊5在平坦模具4的运动方向之外还具有用于自身转动的自行驱动装置。

重新观察图1可以进一步得到的是，在每个孔圆k₁，k₂，...上各自设计相同数量的孔13，这里一个孔圆的孔13在模具段7至7″内分别布置成偏移角度2α，这里此外各个相邻的孔圆k₁，k₂，...的孔13分别布置成偏移角度 α。以这种方式可以有利的实现孔13在孔模具4中的均匀和密集的排列。

相邻的模具段7,7′,7″，...各自在相应的接合边缘2上接触，接合边缘如图1所示如下设计，即它们在滚动面的范围内实际上是曲线形延伸。该曲线形在这里如下选择，即从接合边缘2与孔圆k₁，k₂，...的交点出发，接合边缘2与相邻孔圆k₁，k₂，...的交点布置成偏移角度α。相应的在图1中被布置在相同孔圆k₁，k₂，...上并且在它们之间包围接合边缘2的的两个相邻的孔13偏移角度4α。

在图1的示例中，平坦模具4具有数量M＝3个模具段7,7′,7″，...同时在每个孔圆k₁，k₂，...上设计数量为m＝15个孔13，这里角度α为：

孔圆k₁，k₂，...上由模具段7,7′,7″，...形成的圆弧部分上的孔13的数量l在这里对于图1的示例来说为：

$l=\frac{m}{M}=\frac{15}{3}=5.$

如果假想一条想象的从平坦模具4的中心点Z出发在径向上延伸的中心点直线S，则可以将孔的位置作为绕着中心点Z旋转角度γ的中心点直线S与各个孔圆k₁，k₂，...的交点，这里角度γ如下给出：

γ＝α(2i+(h-1)+2j(l+1))，

这里h是各个孔圆k₁，k₃，...的编号，这意味着，对于第一孔圆k₁来说h＝1，对于第二孔圆k₂来说h＝2，以此类推。变量i和j连续等于值i＝0,1，...，l-1和j＝0,1，...，M-1。

在图1的示例中l＝5和M＝3，由此得到第一孔圆k₁(因此h＝1)的孔13的角度值γ为0°，20°，40°，60°，80°，120°，140°，160°，180°，200°，240°，260°，280°，300°和320°。

以类似的方式可以将接合边缘2与孔圆k₁，k₂，...的交点的位置描述为绕着中心点Z旋转角度δ的中心点直线S与各个孔圆k₁，k₂，...的交点，这里角度δ如下给出：

δ＝α(2l+(h-1)+2j(l+1))，

这里h仍然表示各个孔圆k₁，k₃，...的编号，l表示孔圆k₁，k₂，...上由模具段7,7′,7″，...形成的圆弧部分上的孔13的数量，变量j连续等于值j＝0,1，...，M-1。

在图1的示例中M＝3，由此得到接合边缘2与第一孔圆k₁(因此h＝1)的交点的角度值δ为100°，220°和340°。

如同容易看出的是，对于图1的示例来说为孔13和接合边缘2与其他 各个孔圆k₂至k₄的交点得到角度γ和δ的值，对于第二孔圆k₂来说该角度值相对于第一孔圆k₁的角度值γ和δ增大角度α＝10°，对于第三孔圆k₃增大角度2α＝20°，对于第四孔圆k₄增大角度3α＝30°。因此对于两个相邻的孔圆k₁和k₂来说孔的位置和接合边缘2与孔圆k₁，k₂，...的交点各自偏移角度α。

上述参考图1的示例提及的值仅仅是示例性的而不受到限制，也可以选择任意其他的值。例如可以设计12个模具段和6个孔圆，这里在每个孔圆上设计168个孔，角度α＝1°。

较佳两个相邻的孔圆k₁，k₂，...的两个孔之间的距离d近似如下给出：

d＝r sin(α)，

这里r被选择作为两个相邻的孔圆k₁，k₂，...的内圆或者外圆的孔圆半径r₁，r₂，...或者两个相邻的孔圆k₁，k₂，...的孔圆半径r₁，r₂，...的平均值或者平坦模具4的所有孔圆k₁，k₂，...的孔圆半径r₁，r₂，...的平均值。同样可能的是，值r被选择作为用于设计平坦模具4、例如滚动面19的中心的名义半径。

如上所述，接合边缘2在滚动面19的区域内具有曲线形分布。曲线形分布可以延伸至平坦模具4的内侧边缘和外侧边缘。但是优选的是，如图1所示，接合边缘2被设计成在平坦模具4的与滚动面19相邻的外边缘区域21和/或内边缘区域22中沿从中心点Z出发在径向上延伸的直线延伸。

为了使模具部件7,7′，7″互相连接和机械的固定可以设计夹持件23，如图3中所示，它搭接两个互相相接的模具部件7,7′，7″之间的接合边缘2。

原则上的目标是较佳利用统一的钢材制造平坦模具。为此特别合适的例如是所谓的刀具钢例如X46Cr13(1.4034)，它借助马氏体组织和抗锈性在抗腐蚀性、寿命和抗脆断性之间达成很好的妥协。

压粒机3特别优选的适合利用使用在壁炉中的生物质1来生产颗粒10，但是在其他领域内的应用也一定是有意义的。

附图标记单：

1 生物质

2 接合边缘

3 压粒机

4 平坦模具

5 辊

6 滚动方向

7 模具段

8 开口

9 支承装置

10    颗粒

12    馈通方向

13    孔

19    滚动面

21    外边缘区域

22    内边缘区域

23    夹持件

Z   中心点

S   中心点直线

d   距离

k₁,k₂,k₃,k₄  孔圆

r₁,r₂,r₃,r₄  孔圆半径

α，γ，δ  角度。

Claims (18)

1.一种用于生产颗粒的压粒机的平坦模具，其中，所述平坦模具(4)具有多个孔(13)，所述孔被布置成位于至少两个孔圆(k₁,k₂,...)上，从而形成圆环形的滚动面(19)，其特征在于，在每个孔圆(k₁,k₂,...)上各自形成相同数量的孔(13)，对于孔圆(k₁,k₂,...)的每个孔(13)来说，相邻的孔(13)被布置成偏移角度2α，对于孔圆(k1,k2,...)的每个孔(13)来说，将至少一个偏移α角度的孔(13)布置在相邻的孔圆(k₁,k₂,...)上。

2.根据权利要求1所述的用于生产颗粒的压粒机的平坦模具，其特征在于，所述平坦模具(4)具有形成滚动面(19)的多个模具段(7,7′,7″)。

3.根据权利要求2所述的用于生产颗粒的压粒机的平坦模具，其特征在于，两个模具段(7,7′,7″)的接合边缘(2)在滚动面(19)区域内构造成使接合边缘(2)与两个彼此相邻的孔圆(k₁,k₂,...)的交点偏移角度α。

4.根据权利要求2或3所述的用于生产颗粒的压粒机的平坦模具，其特征在于，同一个孔圆(k₁,k₂,...)的两个相邻的布置在接合边缘(2)两侧的孔(13)偏移角度4α。

5.根据权利要求2或3所述的用于生产颗粒的压粒机的平坦模具，其特征在于，平坦模具(4)具有数量为M的模具段(7,7′,7″)，在每个孔圆(k₁,k₂,...)上构造有数量为m的孔(13)，角度α具有如下值：

从而孔圆(k₁,k₂,...)的由模具段(7,7′,7″)形成的圆弧部分上的孔(13)的数量如下给出：

l∈Ν

由从所述平坦模具(4)的中心点(Z)开始沿径向延伸的直线(S)出发，孔(13)被布置在如下角度上：

γ＝α(2i+(h-1)+j(l+1))，

这里h是各个孔圆(k₁，k₃，...)的编号，i和j是连续值i＝0,1,...,l-1和j＝0,1，...，M-1。

6.根据权利要求2或3所述的用于生产颗粒的压粒机的平坦模具，其特征在于，所述平坦模具(4)具有12个模具段(7,7′,7″)和6个孔圆(k₁,k₂,...)，在每个孔圆(k₁,k₂,...)上设计168个孔(13)，角度α＝1°。

7.根据权利要求2或3所述的用于生产颗粒的压粒机的平坦模具，其特征在于，接合边缘(2)在外边缘区域(21)和/或内边缘区域(22)内沿从中心点(Z)出发在径向上延伸的直线(S)延伸。

8.根据权利要求2或3所述的用于生产颗粒的压粒机的平坦模具，其特征在于，两个彼此邻接的模具段(7,7′,7″)通过至少一个搭接接合边缘(2)的夹持件(23)相连。

9.根据权利要求1所述的用于生产颗粒的压粒机的平坦模具，其特征在于，两个相邻的孔圆(k₁,k₂,...)之间的距离(d)近似如下给出：

d＝rsin(α)，

其中，r被选择为两个相邻的孔圆(k₁,k₂,...)的内圆或者外圆的半径，或者两个相邻的孔圆(k₁,k₂,...)的内圆或者外圆的半径的平均值或者所有孔圆(k₁,k₂,...)的半径的平均值。

10.根据权利要求2或3所述的用于生产颗粒的压粒机的平坦模具，其特征在于，为了使模具段(7,7′,7″)彼此接合而设有一个或者多个定心孔。

11.根据权利要求1所述的用于生产颗粒的压粒机的平坦模具，其特征在于，所述颗粒由被用于作为壁炉中的燃烧材料的生物质(1)制成。

12.根据权利要求11所述的用于生产颗粒的压粒机的平坦模具，其特征在于，所述生物质(1)由含有纤维素的纤维或者碎屑制成。

13.根据权利要求11所述的用于生产颗粒的压粒机的平坦模具，其特征在于，所述生物质(1)由含有木质纤维素的纤维或者碎屑制成。

14.根据权利要求11所述的用于生产颗粒的压粒机的平坦模具，其特征在于，所述生物质(1)由含有木质纤维素的木屑制成。

15.一种用于生产颗粒的压粒机，所述颗粒由被用于作为壁炉中的燃烧材料使用的生物质(1)制成，所述生物质(1)由含有纤维素和/或木质纤维素的纤维、木屑或者碎屑制成，在所述压粒机(3)中布置至少一个具有用于挤压生物质(1)的多个孔(13)的平坦模具(4)、至少一个在模具上滚压的辊(5)和至少一个用于模具和/或辊(5)的驱动装置，其特征在于，所述模具是根据权利要求1至12中的任一项所述的平坦模具(4)。

16.根据权利要求15所述的用于生产颗粒的压粒机，其特征在于，为了相对于辊(5)支承模具段(7,7′,7″)设置有至少一个支承装置(9)，所述支承装置具有至少一个用于馈通从模具(4)的孔(13)离开的颗粒(10)的开口 (8)。

17.根据权利要求16所述的用于生产颗粒的压粒机，其特征在于，为了支承模具段(7,7′,7″)，将支承装置(9)基本上布置在两个模具段(7,7′,7″)的接合边缘(2)处。

18.根据权利要求16所述的用于生产颗粒的压粒机，其特征在于，平坦模具(4)和/或支承装置(9)部分地或者全部地被硬化和/或由硬化材料制成。