DE102009015210A1

DE102009015210A1 - Pressvorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Presslingen aus Lignin- und/oder cellulosehaltigen Bestandteilen

Info

Publication number: DE102009015210A1
Application number: DE200910015210
Authority: DE
Inventors: Perdekamp Martin Grose
Original assignee: Grosse Perdekamp Martin Dipl-Ing
Current assignee: Grosse Perdekamp Martin Dipl-Ing
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2010-10-07
Anticipated expiration: 2029-04-01
Also published as: DE102009015210B4

Abstract

Vorrichtung (1) zur Herstellung von Presslingen aus lignin- und/oder cellulosehaltigen Bestandteilen, insbesondere Pellets oder Briketts, mindestens aufweisend eine Pressmatrize (2) mit mindestens einer Matrizenausnehmung (13, 14, 15) zur Verpressung der lignin und/oder cellulosehaltigen Bestandteile und mindestens einer Spindelwellenausnehmung (16, 17), sowie einer ortsfest angeordneten Pressstempelführung (3) mit mindestens einer Pressstempelführungsausnehmung (10, 11, 12) und mindestens einer Spindelwellenausnehmung (18, 19), sowie einen Pressstempelhalter (74) an dem mindestens ein Pressstempel (7, 8, 9) angeordnet ist und der mindestens eine Spindelwellenausnehmung (20, 21) aufweist, bei der in die Spindelwellenausnehmung (17, 19, 21, 16, 18, 20) mindestens eine Spindelwelle (5, 6) eingebracht ist, und bei der die Querschnittsabmessungen der Pressstempel (7, 8, 9) zu den Abmessungen der Matrizen- und Pressstempelführungsausnehmung (13, 14, 15, 10, 11, 12) korrespondieren, sodass die Pressstempel (7, 8, 9) in die Matrizen- und Pressstempelführungsausnehmung (13, 14, 15, 10, 11, 12) in Pressrichtung P einschiebbar sind und wobei die Pressmatrize (2) in axialer Richtung A verschiebbar ist und der Pressstempelhalter (4) über ein Antriebsmittel antreibbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pressvorrichtung zur Herstellung von Presslingen aus lignin- und/oder cellulosehaltigen Bestandteilen insbesondere Pellets oder Briketts mindestens aufweisend eine Pressmatrize mit mindestens einer Matrizenausnehmung zur Verpressung der lignin- und/oder cellulosehaltige Bestandteile und eine Pressenanordnung aus einer Mehrzahl von erfindungsgemäßen Pressvorrichtungen sowie ein Verfahren zur Herstellung von Presslingen aus Lignin- und/oder cellulosehaltigen Bestanteilen, insbesondere Pellets oder Briketts.
Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zur Herstellung von Pellets bzw. Briketts bekannt, bei denen die in z. B. einen Sägewerk angefallenen Sägespäne in einen offenen Bunker abgeworfen und über einen Schubboden in einen Trockner getragen werden. Es können sowohl Sägespäne als auch Hackschnitzel für die Trocknung eingebracht werden. Die Späne werden im Durchlaufprinzip schonend auf einen Wassergehalt von 8% getrocknet. Über eine Hammermühle können die Sägespäne nochmals weiter zerkleinert werden. In einem Reifebehälter erhalten die Späne dann einen feinen Wasserfilm, damit die Späne für den folgenden Pressvorgang geschmeidig gemacht genug sind. Die Pressvorrichtung besteht dabei im Wesentlichen aus einer Pressmatrize, in der Ausnehmungen, z. B. mit einem Durchmesser von 6 mm vorgesehen sind. Innerhalb oder oberhalb der Pressmatrize kann innerhalb der Pressvorrichtung eine Kollerwalze angeordnet sein, die die getrockneten und mit einem Wasserfilm versehenden Späne von innen durch eine beispielsweise rotierende Matrize drückt. Dabei entsteht Reibungswärme, die z. B. durch das Quetschen der Späne durch die Matrizenausnehmungen verursacht wird. Die dabei entstehenden heißen Pellets werden nach außen abgeführt und gegebenenfalls gekühlt. Durch die beim Einpressen in die Matrizenausnehmungen entstehende Reibung und den dabei entstehenden Druck entsteht Wärme, die das im Holz enthaltene Lignin verflüssigt, sodass es an die Oberfläche der Holzzellen treten kann und so innerhalb der Pressvorrichtung zu einem Zusammenhaften der Holzspäne untereinander führt. Nach dem Durchgang durch die Pressvorrichtung zeigen auf diese Weise hergestellte Holzpellets eine glänzende Oberfläche, die durch das an die Oberfläche getretene Lignin gebildet wird.
Problematisch an diesem Pressen ist, dass sie sehr aufwändig in der Konstruktion sind und bzgl. ihrer Effektivität nicht optimal ausgebildet sind, da der Pressvorgang nur durch das Quetschen der Späne bzw. der Fasern in die Matrizenausnehmungen geschieht. Dies geschieht in diesem Fall nicht geradlinig, sondern durch die rotierende Matrize bzw. durch eine umlaufende Kollerwalze. Aus diesem Grunde ist mit diesen Pressvorrichtungen keine optimale Verpressung der Holzpellets bzw. Holzbriketts möglich, da nicht über einen genügend langen Zeitraum Wärme erzeugt wird, um einen guten Zusammenhalt der Holzpellets zu ermöglichen. Die holzeigenen Bindekräfte können deshalb nicht optimal genutzt werden kann.
Ausgehend von dieser Problemstellung ist es Aufgabe der Erfindung, eine Pressvorrichtung anzugeben, die einfach in der Konstruktion ist und die es erlaubt, die Wärme über einen längeren Pressweg in das verwendete Ausgangmaterial zu übertragen, sodass die holzeigenen Bindekräfte besser aktiviert werden können und ein besserer Zusammenhalt der entstehenden Presslinge ermöglicht werden kann. Aufgabe der Erfindung ist es zudem, eine Pressvorrichtung herzustellen, mit der auch minderwertige Rohstoffe z. B. Rindenabfälle oder andere Holzabfälle und/oder auch Einjahrespflanzen zur Herstellung von Presslingen verwendet werden können.
Zur Problemlösung zeichnet sich die erfindungsgemäße Pressvorrichtung dadurch aus, dass sie eine Pressmatrize mit mindestens einer Matrizenausnehmung zur Verpressung der lignin- und/oder cellulosehaltigen Bestandteile und mindestens eine Spindelwellenausnehmung aufweist, sowie eine ortfest angeordnete Pressstempelführung mit mindestens einer Stempelführungsausnehmung und mindestens einer Spindelwellenausnehmung, sowie einen Pressstempelhalter an dem mindestens ein Pressstempel angeordnet ist und der mindestens eine Spindelwellenausnehmung aufweist, und dass in die Spindelwellenausnehmung mindestens eine Spindelwelle eingebracht ist und, dass die Querschnittsabmessungen der Pressstempel zu den Abmessungen der Matrizen- und Pressstempelführungsausnehmungen korrespondieren, sodass die Pressstempel in die Matrizen- und Pressstempelführungsausnehmungen in Pressrichtung P einschiebbar sind, und wobei die Pressmatrize in axialer Richtung A verschiebbar ist und der Presstempelhalter über ein Antriebsmittel antreibbar ist.
Durch diese erfindungsgemäße Pressvorrichtung ist es möglich, die Lage der Pressmatrize in axialer Richtung A derart einzustellen, dass die Pressstempel in einer genau vorbestimmbaren Tiefe in die Matrizenausnehmungen eingeführt werden können, um in diesen Ausnehmungen die Verpressung des lignin- und/oder cellulosehaltigen Materials durchzuführen. Ist es beispielsweise erforderlich, dass bei der Verpressung von minderwertigen Holzrohstoffen besonders viel Hitze innerhalb der Pressvorrichtung erzeugt wird, um möglichst viel Lignin aus den Zellwänden an die Oberfläche treten zu lassen so kann der Pressweg über die Verschiebung der Pressmatrize in axialer Richtung A derart eingestellt werden, dass über ein entsprechend langen Einführweg der Pressstempel in die Matrizenausnehmungen eine besonders hohe Reibung und dadurch eine besonders hohe Reibungswärme entsteht. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass genügend Hitze erzeugt wird, um möglichst viel Lignin an die Oberflächen der Holzzellen treten zu lassen. Werden entsprechend hochwertige Rohstoffe, z. B. Nadelhölzer, mit einer vergleichsweise hohen Ligningehalt eingesetzt, so kann der Pressweg verkürzt werden und die Eindringtiefe der Pressstempel kann entsprechend kürzer gewählt werden. Dafür kann aber z. B. die Hubzahl der Presse gesteigert werden und eine höhere Leistung der Presse kann erreicht werden. Mit der erfindungsgemäßen Pressvorrichtung ist eine besonders wirtschaftliche Produktion von Holzpellets und/oder Holzbriketts oder anderen Presslingen, die aus lignin- und/oder cellulosehaltigen Materialen hergestellt werden können möglich, da auch minderwertigere Rohstoffe wie beispielsweise Gartenabfälle, Miscanthus (China-Schilf) oder Stroh insbesondere auch ohne vorherige Trocknung zu Presslingen verarbeitbar sind. Die erforderliche Einwirkzeit der Temperatur auf die lignin- und/oder cellulosehaltigen Bestandteile kann bei der erfindungsgemäßen Pressvorrichtung vorteilhafterweise über die Veränderung des axialen Abstandes der Pressmatrize von der Stempelführung in Abhängigkeit des eingesetzten Rohstoff bzw. der eingesetzten Rohstoffmischung eingestellt werden.
Vorteilhafter Weise kann dabei als Antriebsmittel für die Pressvorrichtung ein Excenter mit einem Pleuel, eine Kurbelwelle oder ein hydraulischer Zylinder eingesetzt werden. Diese Antriebsmittel können den Pressstempelhalter mit den Pressstempeln antreiben und diesen in axialer Richtung A bzw. in der Pressrichtung P bewegen, sodass die Pressstempel durch die Pressstempelführungsausnehmungen geführt werden und in die Matrizenausnehmungen hineinragen, wo die Verpressung des lignin- und/oder cellulosehaltigen Bestandteile, insbesondere Holzspäne oder Holzfasern oder auch Bestandteile von Einjahrespflanzen, erfolgt.
Vorteilhafter Weise wird zwischen der Pressmatrize und der Stempelführung ein Vorratsbehälter angeordnet, in dem die lignin- und/oder cellulosehaltigen Bestandteile gelagert werden können, sodass sie hubweise von den Pressstempeln in die Matrizenausnehmungen eingeschoben und dort verpresst werden können. Der Vorratsbehälter weist dazu mindestens eine Befüllöffnung sowie eine Ausgabeöffnung auf, wobei die Ausgabeöffnung in Ihrer Größe beispielsweise verstellbar sein kann, sodass je nach eingesetzten Material eine bestimmte Öffnungsweite gewählt werden kann, um sicherzustellen, dass nur soviel lignin- und/oder cellulosehaltiges Material in den Pressbereich gelangt, so dass noch eine ausreichende Verpressung und Aktivierung der holzeigenen Bindemittel möglich ist.
Es hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist, wenn die Matrizen-, Spindelwellen- und/oder Pressstempelführungsausnehmungen Bohrungen sind. Es ist jedoch auch möglich, dass die Ausnehmungen keine Bohrungen sind, sondern einen quadratischen, rechteckigen oder auch vieleckigen Querschnitt aufweisen können, sodass Presslinge, z. B. Pellets oder Briketts mit belie bigen Querschnittsformen mit der erfindungsgemäßen Pressvorrichtung herstellbar sind.
Vorteilhaft ist es, dass die Bohrungen einen Durchmesser von 2–16 mm, vorzugsweise 8–10 mm aufweisen. Dies sind die Durchmesser die insbesondere bei Pellets markgängig sind und zu den jeweiligen Pelletheizungsanlagen passen.
In erfindungsgemäßer Weise wurde erkannt, dass die Matrizen-, Spindelwellen- und/oder Pressstempelführungsausnehmungen mit einer Beschichtung versehen sein können, die besonders verschleißfest sind. Mögliche Beschichtungswerkstoffe für die Matrizenausnehmungen sind legierte und/oder unlegierte Kaltarbeitsstähle. Alternativ ist es auch möglich die Pressmatrize, die Stempelführung die Pressstempel sowie die Spindelwelle und auch den Pressstempelhalter aus besonders widerstandsfähigen Materialen, z. B. besondere Werkzeugstähle herzustellen. Es ist auch möglich, die eben aufgeführten unterschiedlichen Bestandteile der Pressvorrichtung aus unterschiedlichen Materialen, z. B. Stählen, zu fertigen um dabei auf die jeweiligen Beanspruchungen, die bei den jeweiligen Teilen zu erwarten sind, besser berücksichtigen zu können. Alternativ ist es auch möglich, in die Matrizen-, Spindelwellen und/oder Pressstempelführungsausnehmungen Hülsen, vorzugsweise Hülsen aus einem Gleitlagerwerkstoff einzubringen. Als Gleitlagerwerkstoffe können dabei PTFE-Blei-Gemische oder Sinterbronzen eingesetzt werden. Diese Hülsen haben die Aufgabe, die Standdauer der Pressmatrize bzw. der Stempelführung oder der Pressstempelhalter zu erhöhen, derart, dass bei Verschleißerscheinungen nur die Hülsen ausgetauscht werden können. Es ist auch denkbar, insbesondere die Ausnehmungen der Spindelwellen und/oder Pressstempelführungsausnehmungen mit Hülsen zu versehen, die aus einem Werkstoff bestehen, der selbstschmierende Eigen schaften aufweist, um die Reibung in diesen Pressbestandteilen möglichst gering zu halten, damit die Leistung des Antriebsmittels nicht aufgrund von zu viel Reibung in diesem Bereichen verloren geht.
Theoretisch ist es auch möglich, insbesondere die Matrizenausnehmungen an ihrer Innenseite mit einer aufgerauten Oberfläche zu versehen um die Reibung noch weiter zu erhöhen und um so noch mehr Temperatur innerhalb des Presslings zu erzeugen um eine noch verbesserte Aktivierung der holzeigenen Bindemittel, z. B. des Lignins, zu erzielen. Es ist auch möglich, dass es während des Pressvorgangs in der erfindungsgemäßen Pressvorrichtung zur Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den cellulosehaltigen Bestandteilen kommt, wodurch der Zusammenhalt der Presslinge weiter verbessert werden kann.
In erfindungsgemäßer Weise wurde erkannt, dass die Pressmatrize eine Dicke d aufweist, die dem 3–6 fachen des Durchmessers der Pressstempelführungsausnehmung entspricht, mit diesem Verhältnis kann eine ausreichend gute Verpressung realisiert werden, die sicherstellt, dass Presslinge entstehen, die aufgrund ihrer materialeigenen Bindemittel sicher zusammenhalten und nicht nach dem Pressvorgang wieder in ihre Einzelteile zerfallen.
Um dem Pressweg der lignin- und/oder cellulosehaltigen Bestandteile innerhalb der Matrizenausnehmungen entsprechend einzustellen, kann die Pressmatrize mit mindestens einem Bewegungsmittel, vorzugsweise mindestens einer Spindel, verstellt werden. Hierbei kann der Abstand der Pressmatrize zur Presstempelführung und zu Presstempelhalter mit den Pressstempeln verändert werden. Je dichter die Pressmatrize an die die Pressstempelführung herangeführt wird desto kürzer wird der Pressweg. Je weiter die Pressmatrize von der Pressstempelführung entfernt wird desto länger wird der effektive Pressweg der Pressstempel, die in die Matrizenausnehmungen eingeführt werden. Auf diese Weise ist es möglich, je nach verwendeten Ausgangsmaterial und gewählten Durchmesser der Pressmatrizenausnehmungen einen entsprechenden Abstand zwischen Pressmatrize und Pressstempelführung zu wählen, der eine optimale Verpressung der Presslinge ermöglicht.
Vorteilhafter Weise wird die mindestens eine Spindelwelle in mindestens einer Spindelwellenausnehmung, die sowohl in der Pressmatrize, in der Presstempelführung und im Presstempelhalter vorgesehen ist, geführt. Besonders vorteilhafter Weise werden jedoch zwei Spindelwellen in der Pressvorrichtung verwendet, um zu verhindern, dass sich die Pressvorrichtung während des Pressvorgangs verzieht. Theoretisch ist es jedoch auch denkbar, die Pressvorrichtung nur mit einer Spindelwelle auszuführen die dann beispielsweise zentral angeordnet sein kann, um einen Verzug der Presse beim Pressvorgang möglichst zu vermeiden.
Zur Problemlösung zeichnet sich eine Pressenanordnung dadurch aus, dass eine Mehrzahl der vorab beschriebenen Pressvorrichtungen im Wesentlichen sternförmig angeordnet und von mindestens einem Antriebsmittel antreibbar ist. Auf diese Weise kann ein besonders hoher Durchsatz von lignin- und/oder cellulosehaltigen Bestandteilern erreicht werden, sodass eine besonders große Anzahl von Pellets oder Briketts mit dieser Pressenanordnung hergestellt werden können. Vorteilhafterweise kann dabei auch nur ein Antriebmittel verwendet werden, dass z. B. in einer Kreisbewegung nacheinander alle sternförmig angeordneten Pressvorrichtungen nacheinander und/oder im Umlaufprinzip antreibt.
Zur Problemlösung zeichnet sich ein Verfahren zur Herstellung von Presslingen aus lignin- und/oder cellulosehaltigen Bestandteilen, insbesondere Pellets oder Briketts in einer Pressvorrichtung, die vorstehend beschrieben ist und eine vordere Endlage V und einer hintere Endlage H aufweist, mindestens durch die folgenden Schritte aus:

– Öffnen der Pressvorrichtung durch verfahren der Pressvorrichtung in die hintere Endlage H;
– Einfüllen von lignin- und/oder cellulosehaltigen Bestandteilen in einen Bereich zwischen der Pressmatrize mit der Dicke d und der Presstempelführung;
– Bewegen des Presstempelhalters mit mindestens einem Pressstempel in die vordere Endlage V;
– Verpressen der Lignin- und/oder cellulosehaltigen Bestandteile in mindestens einer Matrizenausnehmung durch einführen mindestens eines Presstempels und herauspressen der verpressten Lignin- und/oder cellulosehaltigen Bestandteile aus mindestens einer Matrizenausnehmung in einem Pressvorgang,
– wobei die Pressmatrize (2) vor dem Pressvorgang entlang eines Weges W in axialer Richtung A zur Voreinstellung eines vorwählbaren Pressweges für die Presslinge bewegbar ist.

Vorteilhafter Weise kann mit diesem Verfahren die Herstellung von Presslingen, insbesondere Holzpellets oder Holzbriketts realisiert werden, bei denen aufgrund der einstellbaren Reibung zwischen den lignin- und/oder cellulosehaltigen Bestand teilen und den Ausnehmungen der Matrize je nach ausgewählten Rohstoffen eine gewünschte Temperatur bzw. eine gewünschte Aktivierung der holzeigenen Bindemittel bzw. Bindekräfte, z. B. lignin- und/oder cellulosebasiert, aktiviert werden kann, um eine möglichst optimale Verbindung der lignin- und/oder cellulosehaltigen Bestandteile untereinander zu erreichen.
Vorteilhafter Weise können mit diesem Verfahren Presslinge erzeugt werden, die kostengünstig hergestellt werden können, da auch minderwertige Rohstoffe eingesetzt werden können, weil über die relative Einstellung der Pressmatrize in Bezug zur Pressstempelführung die in den Matrizenausnehmungen entstehende Reibung und die Temperatur beliebig und die Verweildauer der Presslinge in den Matrizenausnehmungen innerhalb vorbestimmter Parameter einstellbar ist. So ist es möglich, z. B. bei lignin- und/oder cellulosehaltigen Bestandteilen wie z. B. Gartenabfällen eine Position der Pressmatrize zu wählen, die eine besonders hohe Reibung in den Matrizenausnehmungen erzeugt, um über einen möglichst langen Zeitraum eine möglichst hohe Temperatur innerhalb der Matrizenausnehmungen und damit innerhalb der Presslinge zu erreichen, um möglichst viele der holzeigenen Bindemittel zu aktivieren. Je nach eingesetztem Rohstoff kann vor dem Pressvorgang eine bestimmte Voreinstellung der Pressmatrize gewählt werden, die dann während der Herstellung der Presslinge beibehalten wird. Theoretisch ist es jedoch auch möglich, den Abstand zwischen Pressmatrize und Pressstempelführung während des Pressvorgangs zu verändern.
Vorteilhafter Weise wurde erkannt, dass die Länge des Weges W maximal der Dicke d der Pressmatrize entspricht. Innerhalb dieses Bereiches ist die Einstellung der Pressmatrize zur Pressstempelführung bzw. die Eintauchtiefe der Presstempel in die Matrizenausnehmungen steuerbar.
Vorteilhafterweise ist dabei die Pressmatrize über mindestens eine Spindel bewegbar. Es ist jedoch auch möglich, dass mehrere Spindeln verwendet werden. Insbesondere bei der Verwendung einer Schraubspindel mit einem feinen Gewinde kann eine besonders feine Einstellung des Abstandes zwischen Pressmatrize und Pressstempelführung erreicht werden.
Es hat sich gezeigt, dass als lignin- und/oder cellulosehaltige Bestandteile Holzspäne und/oder Holzfasern und/oder Bestandteile von Einjahrespflanzen, z. B. Miscanthus (China-Schilf) oder Stroh verwendet werden können.
Anhand einer Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigen
1: Die perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Pressvorrichtung in der hinteren Endlage H;
2: Eine Ansicht eines Längsschnittes durch eine erfindungsgemäße Pressvorrichtung in der hinteren Endlage H;
3: Die perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Pressvorrichtung in der vorderen Endlage V, und
4: Eine vereinfachte Darstellung eines Längsschnittes durch eine erfindungsgemäße Pressvorrichtung in der vorderen Endlage V mit unterschiedlichen Einstellungen der Pressmatrize.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Pressvorrichtung 1, die aus einer Pressmatrize 2, einer Pressstempelführung 3 und einem Presstempelhalter 4 besteht. Zwei Spindelwellen 5 und 6 sind durch die Pressmatrize 2 die Presstempelführung 3 und dem Presstempelhalter 4 geführt. Am Pressstempelhalter 4 sind drei Presstempel 7, 8 und 9 ausgebildet. Diese Presstempel 7, 8 und 9 ragen durch Stempelführungsausnehmungen 10, 11, 12, die in der Pressstempelführung 3 vorgesehen sind. In Pressrichtung P folgt auf die Presstempelführung 3 die Pressmatrize 2. Die Pressmatrize 2 weist drei Matrizenausnehmungen 13, 14, 15 auf. In der hier dargestellten hinteren Endlage H sind die Pressstempel 7, 8 und 9 ebenfalls in der hinteren Endlage, sodass sie nicht in die Matrizenausnehmungen 13, 14, 15 eingreifen. Die Pressstempel 7, 8, 9 sind jedoch in axialer Richtung A beweglich, sodass sie beim Betrieb der erfindungsgemäßen Pressvorrichtung 1 in Pressrichtung P in die vordere Endlage V verschoben werden können und so durch die Stempelführungsausnehmungen 10, 11 und 12 hindurch in die Matrizenausnehmungen 13, 14, 15 hineinragen. Die Tiefe, mit der die Pressstempel 7, 8, 9 in die Matrizenausnehmungen 13, 14, 15 der Matrize 2 hineinragen, kann durch den axialen Abstand der Matrize 2 von der Presstempelführung 3 individuell eingestellt werden. Soll z. B. ein besonders schlechtes Rohmaterial mit der Presse verpresst werden, so bietet es sich an, den Pressweg möglichst lang zu wählen und die Pressmatrize 2 möglichst dicht an die Presstempelführung 3 heranzuführen. Auf diese Weise tauchen die Pressstempel 7, 8, 9 besonders tief in die Matrizenausnehmungen 13, 14, 15 ein, sodass über einen längeren Zeitraum eine besonders hohe Reibung entsteht, aus der eine besonders hohe Temperatur resultiert. Dadurch werden im verwendeten Rohstoff besonders viele rohstoffeigene Bindemittel, z. B. lignin- und/oder Wasserstoffbrückenbindungen aus der Cellulose aktiviert, sodass eine besonders guter Zusammenhalt der Presslinge erzielt werden kann, auch wenn minderwertige Rohstoffe verwendet werden.
Die Pressmatrize 2 weist eine Dicke d auf, die in diesem Fall ca. dem dreifachen des Durchmessers der Pressstempelführungsausnehmungen 10, 11, 12 entspricht. Der Pressstempelhalter 4 wird über ein Antriebsmittel, das in 1 dargestellt ist, nämlich einem Excenter mit einem Pleuel angetrieben und in axialer Richtung A in Pressrichtung P und in umgekehrter Richtung hin- und herbeweget. Über die Umdrehungsgeschwindigkeit des Excenters lässt sich die Anzahl der Hübe der Pressvorrichtung 1 verändern und individuell einstellen. So ist es auch möglich, dass eine besonders hohe Anzahl von Hüben zu einer besonders hohen Reibung und damit zu einer besonders hohen Temperatur innerhalb der Matrizenausnehmungen führt, wodurch ebenfalls die Qualität der entstehenden Presslinge derart verändert werden kann, dass besonders fest verpresste Presslinge entstehen, da mehr rohstoffeigene Bindemittel aktiviert werden können.
2 zeigt die Draufsicht auf einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Pressvorrichtung 1. Diese erfindungsgemäße Pressvorrichtung 1 weist einen Vorratsbehälter 22 auf, der zwischen der Pressmatrize 2 und der Stempelführung 3 angeordnet ist. Der Vorratsbehälter 22 weist eine trichterförmige Aufnahmeöffnung für das Rohmaterial auf. Über eine Öffnung im Vorratsbehälter 22 kann der hier dargestellte Presstempel 9, der mit dem Presstempelhalter 4 verbunden ist und durch die Pressstempelführungsausnehmung 10 geführt ist, Material aus dem Vorratsbehälter 22 in die hier dargestellte Matrizenausnehmung 15 einführen und aufgrund der dabei entstehenden Reibung und des dabei entstehenden Gegendrucks Hitze erzeugen, die zu einer Verpressung des Ausgangsmaterials zu einem Holz pellet 23 führt. Der Presstempel 9 wird während des Pressvorgangs in der Pressvorrichtung 1 in axialer Richtung A hin- und herbewegt. In Pressrichtung P wird während des Bewegungsvorgangs des Presstempels 9 ein Druck innerhalb der Matrizenausnehmung 15 erzeugt, der zu einer Verpressung des Ausgangsmaterials zu einem Holzpellet 23 führt.
In 3 ist eine erfindungsgemäße Pressvorrichtung 1 dargestellt, die sich in der vorderen Endlage V befindet. In der vorderen Endlage V greifen die Pressstempel 7, 8, 9 mit maximal Tiefe in die Matrizenausnehmungen 13, 14, 15 ein. Nach Erreichen der vorderen Endlage V geht die erfindungsgemäße Pressvorrichtung 1 wieder in die hintere Endlage H zurück. Befindet sich die erfindungsgemäße Pressvorrichtung 1 in der vorderen Endlage V, so wird der größte Pressdruck erzeugt. Die Presse ist geschlossen. Wird die Press in die hintere Endlage H zurückgefahren, so ist die Presse geöffnet und neues Material kann bei nochmaligen Verfahren der Presse in die vordere Endlage V in die Matrizenausnehmungen 13, 14, 15 eingeführt und dort verpresst werden. Auch in 3 sind die Pressmatrize 2, die Pressstempelführung 3 und der Presstempelhalter 4 mit den Pressstempeln 7, 8, 9 zu erkennen. Die Spindelwellen 5 und 6 werden durch Spindelwellenausnehmungen 16, 17, 18, 19, 20, 21 geführt und stellen so ein verzugsfreies Arbeiten der Pressvorrichtung 1 sicher. Die Presstempel 7, 8, 9 werden auf ihrem Weg zu den Matrizenausnehmungen 13, 14, 15 durch Stempelführungsausnehmungen 10, 11, 12 geführt um eine besonders gute Führung der Presstempel zu erreichen und um einem Knicken oder Verbiegen der schlanken Pressstempel entgegenzuwirken. Die Einstellung des Gegendrucks bzw. die Einstellung der erreichbaren Temperatur kann über den Abstand der Pressmatrize 2 zur Presstempelführung eingestellt werden. Dazu ist die Pressmatrize 2 in axialer Richtung A in beiden axialen Richtungen verstellbar.
Die Presstempel 7, 8, 9 bewegen sich in axialer Richtung A hin und her; P ist dabei die Pressrichtung. Das Verpressen der lignin- und/oder cellulosehaltigen Bestandteile zu Presslingen erfolgt jedoch nur in der ebenfalls axialen Pressrichtung P, wenn sich die Pressvorrichtung 1 in Richtung der vorderen Endlage V bewegt.
4 zeigt die Seitenansicht auf einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Pressvorrichtung 1 wobei hier die Pressmatrize 2 in unterschiedlichen Abständen zur Pressstempelführung 3 dargestellt ist. In der oberen Abbildung der 4 ist dargestellt, dass die Pressmatrize 2 um einen Weg W weiter von der Presstempelführung 3 entfernt ist als die Pressmatrize 2 in der unteren Abbildung der 4. In der oberen Abbildung der 4 wird also aufgrund der höheren Reibung und der längeren Verweildauer der Rohmaterials in der Matrizenausnehmung eine höhere Temperatur erzeugt, sodass mit dieser Einstellung der Pressvorrichtung 1 auch minderwertige Ausgangsmaterialien aus lignin- und/oder cellulosehaltigen Bestandteilen zu Presslingen verpresst werden können, die ausreichende Festigkeitseigenschaften aufweisen. Die Einstellung der Pressvorrichtung 1 der unteren Abbildung der 4 ist dagegen eher für höherwertige Rohstoffe geeignet, die z. B. einen höheren Ligninanteil aufweisen, sodass nur eine geringe Temperatur bzw. Reibung oder auch Gegendruck notwendig ist, um eine ausreichende Verpressung der Presslinge sicherzustellen. Bei den in 4 dargestellten Einstellungen der Pressvorrichtung 1 befindet sich die Pressvorrichtung 1 jeweils in der vorderen Endlage, d. h. die Pressstempel, insbesondere der hier dargestellte Presstempel 9, dringen mit maximaler Tiefe in die Pressmatrize 2 ein. Der Pressstempel 9 bewegt sich entsprechend der Hübe in axialer Richtung A hin und her. In beiden Fällen der 4 entsteht ein Holzpellet 23.
5 zeigt eine erfindungsgemäße Pressenanordnung, die aus sechs Pressvorrichtungen 1 besteht, die sternförmig angeordnet sind. Alle sechs Pressvorrichtungen 1 werden über ein Antriebsmittel 24 abgetrieben. Als Antriebsmittel 24 wird ein Excenter 31 verwendet, der mit sechs Pleueln 25, 26, 27, 28, 29, 30 verbunden ist. Die Pleuel sind mit den Pressstempelhaltern 4 der Pressvorrichtung 1 verbunden und treiben die jeweiligen Presstempelhalter mit den jeweiligen Pressstempeln in axialer Richtung der Pressvorrichtungen 1 an.

1: Pressvorrichtung
2: Pressmatrize
3: Pressstempelführung
4: Presstempelhalter
5: Spindelwelle
6: Spindelwelle
7: Presstempel
8: Presstempel
9: Presstempel
10: Stempelführungsausnehmung
11: Stempelführungsausnehmung
12: Stempelführungsausnehmung
13: Matrizenausnehmung
14: Matrizenausnehmung
15: Matrizenausnehmung
16: Spindelwellenausnehmung
17: Spindelwellenausnehmung
18: Spindelwellenausnehmung
19: Spindelwellenausnehmung
20: Spindelwellenausnehmung
21: Spindelwellenausnehmung
22: Vorratsbehälter
23: Holzpellet
24: Antriebsmittel
25: Pleuel
26: Pleuel
27: Pleuel
28: Pleuel
29: Pleuel
30: Pleuel
31: Excenter
P: Pressrichtung
A: Axiale Richtung
H: hintere Endlage
V: vordere Endlage
W: Weg
d: Dicke der Pressmatrize

Claims

Pressvorrichtung (1) zur Herstellung von Presslingen aus lignin- und/oder cellulosehaltigen Bestandteilen, insbesondere Pellets oder Briketts, mindestens aufweisend – eine Pressmatrize (2) mit mindestens einer Matrizenausnehmung (13, 14, 15) zur Verpressung der lignin- und/oder cellulosehaltigen Bestandteile und mindestens einer Spindelwellenausnehmung (16, 17); – sowie eine ortsfest angeordnete Pressstempelführung (3) mit mindestens einer Pressstempelführungsausnehmung (10, 11, 12) und mindestens einer Spindelwellenausnehmung (18, 19); – sowie einen Pressstempelhalter (4) an dem mindestens ein Pressstempel (7, 8, 9) angeordnet ist und der mindestens eine Spindelwellenausnehmung (20, 21) aufweist; – bei der in die Spindelwellenausnehmungen (17, 19, 21, 16, 18, 20) mindestens eine Spindelwelle (5, 6) eingebracht ist, und – bei der die Querschnittsabmessungen der Pressstempel (7, 8, 9) zu den Abmessungen der Matrizen- und Presstempelführungsausnehmungen (13, 14, 15, 10, 11, 12) korrespondieren, so dass die Pressstempel (7, 8, 9) in die Matrizen- und Pressstempelführungsausnehmungen (13, 14, 15, 10, 11, 12) in Pressrichtung P einschiebbar sind, und – wobei die Pressmatrize (2) in axialer Richtung A verschiebbar ist und der Pressstempelhalter (4) über ein Antriebsmittel (24) antreibbar ist.
Pressvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmittel (24) ein Excenter (31) mit mindestens einem Pleuel, mindestens eine Kurbelwelle oder mindestens ein hydraulischer Zylinder ist.
Pressvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Pressmatrize (2) und Pressstempelführung (3) ein Vorratsbehälter (22) für lignin- und/oder cellulosehaltige Bestandteile, vorzugsweise Fasern und/oder Späne aus Holz oder Bestandteile von Einjahrespflanzen, z. B. Miscanthus oder Stroh, angeordnet ist.
Pressvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrizen-, Spindelwellen- und/oder Pressstempelführungsausnehmungen (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21) Bohrungen sind.
Pressvorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen einen Durchmesser von 2 bis 16 mm, vorzugsweise 8 bis 10 mm, aufweisen.
Pressvorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in die die Matrizen-, Spindelwellen- und/oder Pressstempelführungsausnehmungen (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21) eine Hülse, vorzugsweise aus einem Gleitlagerwerkstoff, eingebracht ist.
Pressvorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dadurch gekennzeichnet, dass die Pressmatrize (2) eine Dicke d aufweist, die dem 3- bis 6-fachen des Durchmessers der Pressstempelführungsausnehmungen (10, 11, 12) entspricht.
Pressvorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressmatrize (2) mit mindestens einem Bewegungsmittel, vorzugsweise einer Spindel, verbunden ist.
Pressvorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelwelle (5, 6) in mindestens einer Spindelwellenausnehmung (17, 19, 21, 16, 18, 20) verschiebbar ist.
Pressenanordnung aus einer eine Mehrzahl von Pressvorrichtungen (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine Mehrzahl von Pressvorrichtungen (1) im Wesentlichen sternförmig angeordnet ist und von mindestens einem Antreibmittel (24) antreibbar ist.
Verfahren zur Herstellung von Presslingen aus lignin- und/oder cellulosehaltigen Bestandteilen, insbesondere Holzpellets oder Holzbriketts, in einer Pressvorrichtung (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche mit ei ner vorderen Endlage V und einer hinteren Endlage H mindestens aufweisend die folgenden Schritte: – Öffnen der Pressvorrichtung, durch Verfahren der Pressvorrichtung (1) in die hintere Endlage H; – Einfüllen von lignin- und/oder cellulosehaltigen haltigen Bestandteilen in einen Bereich zwischen der Pressmatrize (2) mit einer Dicke d und der Pressstempelführung (3); – Bewegen des Pressstempelhalters (4) mit mindestens einem Pressstempel (6, 7, 8) in die vordere Endlage V; – Verpressen der lignin- und/oder cellulosehaltigen Bestandteile in mindestens einer Matrizenausnehmung (13, 14, 15) durch Einführen mindestens eines Pressstempels (6, 7, 8) und Herauspressen der verpressten lignin- und/oder cellulosehaltigen Bestandteile als Presslinge aus der Matrizenausnehmung (13, 14, 15) in einem Pressvorgang, – wobei die Pressmatrize (2) vor dem Pressvorgang entlang eines Weges W in axialer Richtung A zur Voreinstellung eines vorwählbaren Pressweges für die Presslinge bewegbar ist.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Weges W maximal der Dicke d der Pressmatrize (2) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressmatrize (2) durch mindestens eine Spindel bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als lignin- und/oder cellulosehaltige Bestandteile, Holzspäne und/oder Holzfasern und/oder Bestandteile von Einjahrespflanzen, z. B. Miscanthus (China-Schilf) oder Stroh, verwendet werden.