DE102009053083B4 - Device for processing biomass - Google Patents
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Abstract
Zerkleinerungsvorrichtung (20) zum Verarbeiten von im Wesentlichen halmförmiger Biomasse, insbesondere Strohballen, umfassend:
- mehrere Schneckenwellen (22a, 22b, 22c, 22d) mit jeweils einer Schneckenwendel, entlang deren Umfang eine Vielzahl von Schneidmessern (23) in Umfangsrichtung abstehen;
- ein Lochsieb (26) mit einer Vielzahl von Löchern;
- einen Rahmen (24) zur Lagerung der Schneckenwellen (22a, 22b, 22c, 22d);
- eine Abdeckung (28); wobei die Schneckenwellen (22a, 22b, 22c, 22d) derart in dem Rahmen (24) angeordnet sind, dass die Schneckenwellen (22a, 22b, 22c, 22d) im Betrieb Stroh aus einem der Zerkleinerungsvorrichtung (20) zugeführten Strohballen herausziehen, in einen Verarbeitungsraum befördern, der durch die Schneckenwellen (22a, 22b, 22c, 22d), den Rahmen (24) und das Lochsieb (26) definiert wird, und das Stroh in dem Verarbeitungsraum so lange zerkleinern, bis dieses klein genug ist, dass es durch die Löcher des Lochsiebs (26) abgeführt wird, aus dem Verarbeitungsraum heraustritt und in einen Abführraum eintritt, der durch das Lochsieb (26) und die Abdeckung (28) definiert wird.
Comminution device (20) for processing substantially hemi-shaped biomass, in particular straw bales, comprising:
- A plurality of worm shafts (22a, 22b, 22c, 22d) each having a helix, along the circumference of a plurality of cutting blades (23) protrude in the circumferential direction;
- A perforated screen (26) with a plurality of holes;
a frame (24) for supporting the worm shafts (22a, 22b, 22c, 22d);
a cover (28); wherein the worm shafts (22a, 22b, 22c, 22d) are arranged in the frame (24) such that the auger shafts (22a, 22b, 22c, 22d) pull straw out of a straw bale fed to the crusher (20) during operation Processing space, which is defined by the screw shafts (22a, 22b, 22c, 22d), the frame (24) and the perforated screen (26), and the straw in the processing space until it is small enough that it through the holes of the perforated screen (26) are removed, exit the processing space and enter a discharge space defined by the perforated screen (26) and the cover (28).
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verarbeiten von im Wesentlichen halmförmiger Biomasse, insbesondere Stroh und Heu. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Stroh oder Heu in Form von Ballen, um das so zerkleinerte Stroh oder Heu einem Heizkessel zuzuführen.The invention relates to a device for processing substantially hemi-shaped biomass, in particular straw and hay. In particular, the invention relates to a device for shredding straw or hay in the form of bales in order to feed the thus shredded straw or hay to a boiler.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Der Begriff Stroh ist ein Sammelbegriff für ausgedroschene und anschließend getrocknete Halme und Stängel, im engeren Sinn von jeglichen Feldfrüchten (vor allem Getreide), im weiteren Sinn aber auch von Hülsenfrüchten, Öl- und Faserpflanzen. Das meiste Stroh wird als Humus- und Nährstoffquelle in den Boden landwirtschaftlicher Nutzflächen eingearbeitet, entweder direkt nach der Ernte der Feldfrüchte oder - vermischt mit Tierexkrementen als Mist - nachdem es als Einstreu genutzt wurde. Einige Stroharten dienen auch als nährstoffarme Futtermittel.The term straw is a collective term for threshed and then dried stalks and stems, in the narrower sense of any crops (especially cereals), in the broader sense but also of legumes, oil and fiber plants. Most of the straw is incorporated into the soil of agricultural land as a source of humus and nutrients, either directly after harvesting the crops or - mixed with animal excrement as manure - after being used as litter. Some straws also serve as nutrient-poor feed.
Stroh kann jedoch auch sinnvoll als Brennstoff genutzt werden, da der Heizwert von Stroh nicht wesentlich geringer als der von Holz ist. In Deutschland fallen pro Jahr etwa 50 Mio. Tonnen Getreide-, Körnermais- und Rapsstroh an. Langfristig ließen sich davon 25 Prozent energetisch nutzen, was einer Energiemenge von 190 Petajoule entspricht. Stroh kann hoch verdichtet zu Ballen (beispielsweise in Form von quaderförmigen Ballen oder Rundballen) zusammengepresst werden, die dann einen Heizwert von etwa 5000 kWh pro Tonne besitzen. Ein mit solchen Ballen beladener Lkw kann genauso viel Energie transportieren wie ein Holzlaster. Auf diese Weise kann mit relativ wenig Transportverkehr Stroh zusammengesammelt werden. Die Qualität des Strohs (Feuchtigkeit, Rückstände) ist entscheidend für die Brenneigenschaften und abhängig vom Erntewetter.However, straw can also be meaningfully used as fuel, since the calorific value of straw is not significantly lower than that of wood. In Germany, about 50 million tonnes of grain, grain corn and rapeseed straw accumulate each year. In the long term, 25 percent of this energy could be used, which corresponds to an energy amount of 190 petajoules. Straw can be compressed into highly compressed bales (for example in the form of rectangular bales or round bales), which then have a calorific value of about 5000 kWh per tonne. A truck loaded with such bales can transport just as much energy as a wood truck. In this way, straw can be collected together with relatively little transport traffic. The quality of the straw (moisture, residues) is decisive for the burning properties and depending on the harvesting weather.
Es gibt bei der Strohverbrennung in Heizkraftanlagen jedoch einige technische Herausforderungen. Die Beschickung und Dosierung der Feuerungsanlagen mit Stroh ist aufwändig. Um Verschlackungen zu vermeiden, muss die Qualität des Strohs hoch sein, der Brennraum besonders ausgestaltet und die elektronische Kesselsteuerung angepasst sein. Es gibt zwar seit einiger Zeit auch Strohpellets, die man wie Holzhackschnitzel einsetzen kann, jedoch verschärft die novellierte „Erste Bundesimmisionsschutzverordnung“ die Grenzwerte für kleinere und mittlere Feuerungsanlagen. Um Stickoxide und Feinstaub zurückzuhalten, sind oftmals kostspielige Rauchgasfiltersysteme notwendig. Deshalb sind geeignete Öfen im Vergleich zu Holzkesseln kostspieliger und lohnen sich eher bei höheren Heizleistungen. Die Nutzung von Stroh zum Heizen in kleinen Anlagen wie z.B. Pelletheizungen ist noch sehr schwierig.However, there are some technical challenges with straw combustion in heating plants. The feeding and dosing of the firing systems with straw is complex. In order to avoid slagging, the quality of the straw must be high, the combustion chamber must be specially designed and the electronic boiler control system adjusted. Although straw pellets, which can be used like wood chips, have been available for some time now, the amended "First Bundesimmision Protection Ordinance" has tightened the limits for small and medium-sized combustion plants. In order to retain nitrogen oxides and fine dust, costly flue gas filter systems are often necessary. Therefore, suitable ovens are more expensive compared to wood boilers and are more likely to be worthwhile at higher heat outputs. The use of straw for heating in small installations such. Pellet heating is still very difficult.
Der Wirkungsgrad bzw. die Effizienz einer mit Stroh betriebenen Heizanlage hängt unter anderem davon ab, in welcher Form das Stroh der Heizanlage zugeführt wird und wie dieses dosiert ist. Von der Firma Linka aus Dänemark ist hierzu eine Beschickungsanlage mit einer einwelligen Zerspaneinrichtung bekannt, die eine mit Messern versehene Welle sowie ein Lochsieb umfasst. Bei dieser bekannten Beschickungsanlage werden die Strohhalme aufgrund der mangelnden Bewegung kaum zerkleinert, sondern lediglich aus einem Ballen herausgezogen, d.h. der Strohhalm bleibt im Wesentlichen ganz, wird lediglich in der Länge behandelt und kaum gebrochen, was zu einer ungünstigen, da ungleichförmigen Dosierung führt.The efficiency or the efficiency of a straw-operated heating system depends inter alia on the form in which the straw is fed to the heating system and how this is metered. Linka of Denmark has disclosed for this purpose a charging system with a single-shaft cutting device which comprises a shaft provided with knives and a perforated screen. In this known charging system, the straws are hardly crushed due to the lack of movement, but only pulled out of a bale, i. the straw remains substantially whole, is only treated in length and hardly broken, resulting in an unfavorable, as non-uniform dosage.
Dokument
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine verbesserte Vorrichtung zum Aufbereiten von Stroh oder Heu in Form eines Ballens für eine Heinzanlage bereitzustellen.The object of the present invention is therefore to provide an improved apparatus for processing straw or hay in the form of a bale for a Heinzanlage.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die Aufgabe wird durch eine Zerkleinerungsvorrichtung zum Verarbeiten von Strohballen gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Zerkleinerungsvorrichtung umfasst mehrere Schneckenwellen mit jeweils einer Schneckenwendel, entlang deren Umfang eine Vielzahl von Schneidmessern in Umfangsrichtung abstehen. Ferner umfasst die Zerkleinerungsvorrichtung ein Lochsieb mit einer Vielzahl von Löchern, einen Rahmen zur Lagerung der Schneckenwellen und eine Abdeckung. Dabei sind die Schneckenwellen derart in dem Rahmen angeordnet, dass die Schneckenwellen im Betrieb Stroh aus einem der Zerkleinerungsvorrichtung zugeführten Strohballen herausziehen, in einen Verarbeitungsraum befördern, der durch die Schneckenwellen, den Rahmen und das Lochsieb definiert wird, und das Stroh in dem Verarbeitungsraum so lange zerkleinern, bis dieses klein genug ist, dass es durch die Löcher des Lochsiebs abgeführt werden kann, aus dem Verarbeitungsraum heraustritt, und in einen Abführraum eintritt, der durch das Lochsieb und die Abdeckung definiert wird. Weiterhin wird die Aufgabe durch eine Beschickungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Zerkleinerungsvorrichtung sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 angegeben. The object is achieved by a crushing device for processing straw bales according to claim 1. The comminution device comprises a plurality of screw shafts, each having a helix, along the circumference of which a plurality of cutting blades protrude in the circumferential direction. Further, the crushing device comprises a perforated screen having a plurality of holes, a frame for supporting the worm shafts, and a cover. In this case, the worm shafts are arranged in the frame such that the worm shafts in operation draw straw from a straw bale fed to the comminuting device, convey it into a processing space defined by the worm shafts, the frame and the perforated wire, and the straw in the processing space for so long until it is small enough that it can be drained through the holes of the perforated screen, exiting the processing space, and entering a discharge space defined by the perforated screen and the cover. Furthermore, the object is achieved by a charging system with the features of
Vorzugsweise umfasst die Zerkleinerungsvorrichtung vier Schneckenwellen, die in dem Rahmen im Wesentlichen derart übereinander angeordnet sind, dass deren Längsachsen parallel und senkrecht zu der Zuführrichtung eines Strohballens verlaufen, wobei die Achsen der ersten, d.h. obersten, Schneckenwelle und der dritten Schneckenwelle in einer gedachten vertikal verlaufenden ersten Ebene liegen und die Achsen der vierten, d.h. untersten, Schneckenwelle und der zweiten Schneckenwelle in einer gedachten vertikal verlaufenden zweiten Ebene liegen, die von der ersten Ebene horizontal versetzt ist. Vorzugsweise haben die zweite Schneckenwelle und die vierte Schneckenwelle einen geringeren Abstand zum vertikal verlaufenden Lochsieb als die erste Schneckenwelle und die dritte Schneckenwelle. Preferably, the shredding device comprises four screw shafts, which are arranged in the frame substantially in such a way that their longitudinal axes are parallel and perpendicular to the feed direction of a straw bale, wherein the axes of the first, ie uppermost, worm shaft and the third worm shaft in an imaginary vertically extending lie first plane and the axes of the fourth, ie lowest, worm shaft and the second worm shaft lie in an imaginary vertically extending second plane, which is offset horizontally from the first plane. Preferably, the second worm shaft and the fourth worm shaft are spaced closer to the vertical perforated wire than the first worm shaft and the third worm shaft.
Vorzugsweise ist die relative Anordnung der Schneckenwellen in dem Rahmen derart, dass die Schneidmesser einer Schneckenwelle und die Schneidmesser einer unmittelbar benachbarten Schneckenwelle ineinander greifen, so dass der Raum zwischen zwei unmittelbar benachbarten Schneckenwellen, der nicht von einem Schneidmesser erfasst wird, möglichst klein gehalten wird bzw. auf ein Mindestmaß reduziert wird. Durch diese Anordnung der Schneckenwellen wird erreicht, dass das Stroh gleichmäßig aus den Ballen herausgeschnitten wird und keine großen Pressenhübe herausgerissen werden. Die Strohhalme werden dabei ausgespreizt.Preferably, the relative arrangement of the worm shafts in the frame is such that the cutting blades of a worm shaft and the cutting blades of an immediately adjacent worm shaft intermesh, so that the space between two immediately adjacent worm shafts, which is not detected by a cutting blade, is kept as small as possible is reduced to a minimum. This arrangement of the screw shafts ensures that the straw is cut out of the bales evenly and no large press strokes are torn out. The straws are spread out.
Vorzugsweise besteht die Wendel einer Schneckenwelle aus zwei Wendelabschnitten mit entgegen gesetzter Gängigkeit, die jeweils von einem Ende der Schneckenwelle zu deren Mitte verlaufen.Preferably, the helix of a worm shaft consists of two helical sections with opposite accessibility, each extending from one end of the worm shaft to the center thereof.
Weiter bevorzugt sind die Schneidmesser jeweils in einem Winkelabstand von 90 Grad entlang des Umfangs der Wendel einer Schneckenwelle angebracht und weisen die Form eines Dreiecks mit zwei Schneidkanten zum Zerkleinern des Strohs auf.More preferably, the cutting blades are each mounted at an angular distance of 90 degrees along the circumference of the helix of a worm shaft and have the shape of a triangle with two cutting edges for crushing the straw.
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Zerkleinerungsvorrichtung Teil einer Beschickungsanlage, die ballenförmige Biomassen, z.B. Strohballen, aufnimmt, die Biomasse zerkleinert und einer Heizanlage zuführt, in der die zerkleinerte Biomasse zum Heizen verwendet wird.Preferably, the crushing device according to the invention is part of a feed system which comprises baleous biomass, e.g. Bales of straw, absorbs the biomass crushed and fed to a heating system in which the crushed biomass is used for heating.
Weitere Vorteile der Erfindung und bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus der nachfolgenden gegenständlichen Beschreibung, den Merkmalen der Unteransprüche und den Zeichnungen.Further advantages of the invention and preferred embodiments will become apparent from the following objective description, the features of the subclaims and the drawings.
Figurenlistelist of figures
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.
-
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Beschickungsanlage mit einer erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung zum Verarbeiten von Strohballen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. -
2 zeigt eine Seitenansicht der Beschickungsanlage von1 . - Die
3a und3b zeigen eine perspektivische Ansicht sowie eine Seitenansicht von vorne der Zerkleinerungsvorrichtung zum Verarbeiten von Strohballen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. - Die
4a und4b zeigen eine Seitenansicht von hinten sowie eine Querschnittsansicht der Zerkleinerungsvorrichtung zum Verarbeiten von Strohballen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. - Die
5a zeigt eine weitere perspektivische Ansicht der Zerkleinerungsvorrichtung zum Verarbeiten von Strohballen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. - Die
5b zeigt eine Detailansicht der vier Schneckenwellen sowie eines Teils des Rahmens zur Lagerung der Schneckenwellen der Zerkleinerungsvorrichtung zum Verarbeiten von Strohballen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
-
1 shows a perspective view of a charging system with a crushing device according to the invention for processing bales of straw according to a preferred embodiment of the invention. -
2 shows a side view of the charging system of1 , - The
3a and3b show a perspective view and a side view from the front of the crushing device for processing straw bale according to a preferred embodiment of the invention. - The
4a and4b show a side view from behind and a cross-sectional view of the crushing device for processing bales of straw according to a preferred embodiment of the invention. - The
5a shows a further perspective view of the crushing device for processing bales of straw according to a preferred embodiment of the invention. - The
5b shows a detailed view of the four screw shafts and a part of the frame for supporting the screw shafts of the crushing device for processing bales of straw according to a preferred embodiment of the invention.
Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten AusführungsformDetailed Description of a Preferred Embodiment
Die Erfindung soll nun anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert werden.The invention will now be explained in more detail with reference to a preferred embodiment.
In den
Die Zerkleinerungsvorrichtung
Die vier Schneckenwellen
Wie dies der Fachmann erkennt, verlaufen die Ebene
Wie sich dies insbesondere den
Die relative Anordnung der Schneckenwellen
Wie dies in
Wie sich dies insbesondere den
Obgleich die vorstehend beschriebene relative Anordnung und Ausgestaltung der Schneckenwellen
Vorzugsweise werden die Schneckenwellen
Nachdem vorstehend die wesentlichen Komponenten der erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung
Die erfindungsgemäße Zerkleinerungsvorrichtung
Die vorstehende gegenständliche Beschreibung der Erfindung dient nur Erläuterungszwecken. Die Erfindung ist keinesfalls auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann von einem Fachmann auf eine ihm zweckmäßig erscheinende Weise an individuelle Betriebsanforderungen angepaßt werden, die möglicherweise von den beschriebenen Betriebsbedingungen abweichen. Die erfindungsgemäße Zerkleinerungsvorrichtung zum Verarbeiten von Strohballen kann beispielsweise sowohl im industriellen bzw. gewerblichen Bereich als auch im nichtgewerblichen Bereich vorteilhaft eingesetzt werden. Der Fachmann wird ferner erkennen, dass die vorliegende Erfindung statt mit den in der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform vorgesehenen vier Schneckenwellen je nach der Größe der zu bearbeitenden Strohballen auch mit mehr oder weniger Schneckenwellen verwirklicht werden kann, beispielsweise sechs Schneckenwellen bei größeren Strohballen. Schließlich wird der Fachmann erkennen, dass die hierin verwendeten Begriffe, wie „vorne“ bzw. „hinten“, „oben“ bzw. „unten“, „außen“ bzw. „innen“ und dergleichen, nicht dazu gedacht sind, die Orientierung der dadurch näher gekennzeichneten erfindungsgemäßen Elemente in irgendeiner Weise zu beschränken, sondern lediglich dazu dienen, diese Elemente von einander zu unterscheiden. Beispielsweise könnte die Beschickungsanlage auch so ausgestaltet sein, dass die Bewegungsrichtung der zu verarbeitenden Strohballen statt wie vorstehend beschrieben horizontal vertikal verläuft.The foregoing objective description of the invention is for explanatory purposes only. The invention is in no way limited to the embodiment described, but may be adapted by a person skilled in a seemingly appropriate manner to individual operating requirements that may differ from the described operating conditions. The shredding device according to the invention for processing straw bales can be advantageously used, for example, both in the industrial or commercial area and in the non-commercial area. Those skilled in the art will further appreciate that instead of the four auger shafts provided in the described preferred embodiment, the present invention may be implemented with more or fewer auger shafts, such as six auger shafts for larger straw bales, depending on the size of the straw bales being processed. Finally, those skilled in the art will recognize that the terms used herein, such as "front," "top," "bottom," "outside," and the like, are not intended to indicate the orientation of the In this way, the elements according to the invention which are specified in greater detail are restricted in any way, but merely serve to distinguish these elements from one another. For example, the charging system could also be designed so that the direction of movement of the straw bales to be processed instead of horizontally vertically as described above.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Beschickungsanlagestoker
- 1212
- Zuführeinrichtungfeeding
- 1313
- Tischtable
- 14a, 14b14a, 14b
- Vorschubkettenfeed chains
- 1515
- Führungsrahmenguide frame
- 1616
- FörderschneckeAuger
- 2020
- Zerkleinerungsvorrichtungcomminution device
- 22a-d22a-d
- Schneckenwellenauger
- 2323
- Schneidmessercutting blade
- 2424
- Rahmenframe
- 2626
- Lochsiebstrainer
- 2828
- Abdeckungcover
- RR
- Rotationsrichtung der SchneckenwellenRotation direction of the worm shafts
- E1, E2E1, E2
- erste und zweite vertikal verlaufende Ebenefirst and second vertical plane
Claims (10)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: ZWICKER SCHNAPPAUF & PARTNER PATENTANWAELTE PA, DE |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |