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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verpressen von loser Material gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die
DE 33 33 766 A1 offenbart einer derartige Vorrichtung, die zur Herstellung von Briketts durch Verpressen von span-, faser-, blatt- oder kornförmigem Material verwendet wird. Ein Presskolben komprimiert das Material in von einem Bodenteil begrenzten Presskanälen eines Formwerkzeuges. Die Presskanäle sind durch Platten begrenzt, die in einer Scheibe angeordnet sind. Durch Drehung der Scheibe wird ein gepresstes Brikett von einer Pressstellung in eine Auswerfstellung gefördert.
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Bei dem Pressvorgang entsteht aufgrund der Kompression des Materiales unter innerer Reibung erhebliche Wärme. Ist die Wärme aus den Briketts bis zur Auswerfstellung nicht weitgehend abgeführt, so führt dies an dem ausgestossenen Brikett zu Aufquellungen und zu Aufbrechungen an der Oberfläche.
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Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei der Oberflächenbeschädigungen der ausgeworfenen Briketts vermindert sind.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen vorgeschlagen.
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Das Formwerkzeug der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist eine hohe Wärmekapazität auf, so dass die beim Pressvorgang entstehende Wärme aus dem Brikett schnell ableitbar ist. Bei der Vorrichtung sind die Presskanälen rundum z. B. von einem massiven Materialvolumen oder Kühlmittelkanälen des Formwerkzeuges umgeben, so das die Wärme effektiv und gleichmäßig abgeführt wird.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein Formwerkzeug in Form einer Vollscheibe gemäß Anspruch 2 ist vorzugsweise einteilig ausgeführt und beispielsweise aus einer dicken Platte ausgeschnitten oder aus einem Rohling geschmiedet oder gegossen. Die Presskanäle sind in das Material der Vollscheibe spanend oder beim Gießen des Materiales eingeformt. Die Weiterbildung der Vorrichtung nach Anspruch 2 ist auch sehr stabil und zur Abstützung von den in den Presskanälen wirkenden hohen Druckkräften geeignet. Eine zylindrischen Scheibe ermöglicht die Anordnung von mehreren symmetrisch verteilten Presskanälen, die alle von einer Wandung gleicher Stärke umgeben sind. Damit ergibt sich für alle Presskanälen ein gleiches Abkühlverhalten, wodurch eine Herstellung von Briketts gleichbleibender Qualität sichergestellt ist.
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Eine Vorrichtung nach Anspruch 3 ermöglicht das Brikett im Formwerkzeug zwangsweise gut zu kühlen und die vom Formwerkzeug aufgenommene Wärme kontrolliert abzuführen.
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Ein Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 4 erlaubt ein einfache und kostengünstige Herstellung des Kühlmittelkanäle aufweisenden Formwerkzeuges.
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Bei der Vorrichtung nach Anspruch 5 sind die Kühlmittelkanäle außerhalb des Kreisringquerschnittes, in dem die Presskanälen angeordnet sind, plaziert. Dadurch ist vermieden, dass Partikelmaterial beim Überstreichen einer Öffnung zu einer Presskammer, in der das Partikelmaterial vor dem Pressvorgang vorverdichtet wird, in die Kühlmittelkanäle eingetragen wird.
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Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 6 ermöglicht eine Zuführung eines Kühlmediums im von der Bodenteil abgedeckten Bereich des Ringkanals, wodurch alle Kühlmittelkanäle in diesem Bereich mit Kühlmittel zwangsdurchströmbar sind.
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Den Vorteil des Fernhaltens von zu verdichtendem Material von den Kühlmittelkanälen erhält man auch, wenn man die Kühlmittelkanäle geschlossen ausbildet und das Kühlmittel über eine Fluid-Drehkupplung zuführt, wie in Anspruch 7 angegeben.
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Der Aufbau der Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9 ermöglicht die Verweildauer im Formwerkzeug nach dem Pressvorgang bis zum Auswerfen in einem erforderlichen Maß zu erhöhen. Eine gleichmäßige Teilung vereinfacht die Steuerung, garantiert gleiche Abkühlung und erlaubt die Unterbringung von vielen Presskanälen.
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Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 10 ermöglicht die Anordnung vieler Presskanäle, die von einer für eine gute Kühlung ausreichend dicken Wandung des Formwerkzeuges umgeben sind.
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Bei der Vorrichtung nach Anspruch 11 ist aufgrund der langen Verweildauer in den Presskanälen eine gute Abkühlung des Briketts im Formwerkzeug gewährleistet.
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Die Vorrichtung nach Anspruch 12 bietet den Vorteil, dass über das Bodenteil auch nach dem Pressvorgang die abgedeckte Brikettseite in Form gehalten und ein Abplatzen der Oberfläche vermieden ist, trotzdem aber die Abgabe des Briketts an der Auswerfstellung einfach erfolgen kann.
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Die Vorrichtung nach Anspruch 13 sorgt dafür, dass ein Brikett bis zum Ausstoßen an seiner hinteren Endfläche abgestützt ist und gekühlt wird.
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Bei der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 14 ist eine Feinzentrierung des Formwerkzeuges auf die Pressstellung und die Auswerfstellung möglich. Z. B. fährt ein zum Maschinenfundament fest positionierter Zentrierdorn in eine Zentrierbohrung des Formwerkzeuges ein, um jeweils eine genaue Ausrichtung der Presskanäle zum Presskolben zu erreichen. Damit kann ein kleiner Spalt zwischen Presskolben und den Presskanälen vorgesehen werden, der ein Durchdrücken von Partikelmaterial verhindert.
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Die Vorrichtung der Erfindung gemäß Anspruch 15 ermöglicht eine zuverlässige winkelmäßige Schrittbewegung des Formwerkzeuges auch bei den durch Partikelstaub erschwerten Betriebsbedingungen. Die Antriebsmittel können z. B. durch mechanische Bearbeitung des Randes des als Vollscheibe ausgeführten Formwerkzeug hergestellt werden.
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Nachstehende wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 eine Brikettierpresse;
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2 ein Formwerkzeug mit einem Bodenteil, die Bestandteile der Brikettierpresse nach 1 sind;
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3 ein zu 2 alternatives Formwerkzeug in einer perspektivischen Darstellung; und
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4 Eine schematische Darstellung eines Flüssigkeits-Kühlmittelkreislaufes zum Kühlen einer Brikettierpresse.
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Die 1 zeigt eine Brikettierpresse. Eine von einem Elektromotor 10 angetriebene Förderschnecke 12 transportiert das in einen Trichter 14 eingefüllte Partikelmaterial in eine Presskammer 16. Der Kolben 18 eines Vorverdichterzylinders 20 presst das Partikelmaterial in die Presskammer 16. Der Kolben 18 bewegt sich dabei in die gestrichelt gezeichnete Position, in welcher er eine seitliche Speiseöffnung eines einen Presskolben 22 aufnehmenden eines Verdichterzylinders 24 bündig verschließt.
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Der Kolben 18 ist in der gestrichelt gezeichneten Position gleichzeitig ein Teil der Begrenzungswand der Presskammer 16, die lediglich in Richtung eines Presskanales 26 eines Formwerkzeugs 28 geöffnet ist.
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Das Formwerkzeug 28 hat die Form einer runden Scheibe, die aus einem Vollmaterial aus Stahl hergestellt ist. In das Vollmaterial sind die Presskanäle 26 durch eine spanabhebende Bearbeitung wie beispielsweise Bohren oder Fräsen oder durch eine nicht spanabhebende Bearbeitung wie beispielsweise Erodieren eingebracht, oder auch beim Gießen eines Rohlinges. Diese Verfahren sind auch zur Herstellung weitere, im Folgenden beschriebenen Bohrungen, Vertiefungen etc. im Formwerkzeug 28 verwendet.
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Der Kolben 22 presst zur Herstellung eines Briketts das Partikelmaterial aus der Presskammer 16 in den Presskanal 26, dabei verschiebt sich der Kolben 22 in die gestrichelt gezeichnete Position, bei der die Kolbenstirnseite 30 auf Höhe der Seite 32 des Formwerkzeuges 28 abschließt.
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Auf der mit 34 bezeichneten Rückseite des Formwerkzeuges 28 deckt ein Bodenteil 36 die Presskanäle 26 ab.
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Beidseits der Presskanäle 26 sind im Formwerkzeug axiale Kühlmittelkanäle 38, 39 angeordnet, die über Bohrungen 40 im Bodenteil 36 und über Rohrleitungen 42 mit einem Gebläse 44 verbunden sind.
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Das Bodenteil 36 ist mit einem fundamentfesten Rahmen 46 verschraubt.
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Eine Antriebseinheit 48 dreht das Formwerkzeug 28 schrittweise in Pfeilrichtung 50, so dass ein gepresstes Brikett von der in 2 mit P bezeichneten Pressstelle über 11 Zwischenstellungen zu einer in 2 mit A bezeichneten Auswerfstelle weitergedreht wird. Eine dort befindliche Auswerfeinrichtung umfasst einen Auswerfstempel 53, der ein gepresstes Brikett aus dem Presskanal 26 ausschiebt, so dass dieses auf eine darunter zu denkende Brikett-Fördereinrichtung fällt. Insgesamt kann die Auswerfeinrichtung ähnlichen Aufbau aufweisen wie die Presseinrichtung, wobei das Bodenteil bei der Auswerfstelle eine Öffnung aufweisen kann, durch die Brikett und Auswerfstempel bewegbar sind.
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Die 2 zeigt das Formwerkzeug 28 und das Bodenteil 36 aus der in 1 mit dem Pfeil 52 bezeichneten axialen Richtung.
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Mehrfach an dem Formwerkzeug 28 auftretende Merkmale sind der besseren Übersichtlichkeit wegen nur einmal mit einem Bezugszeichen versehen.
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In dem Formwerkzeug 28 sind zwölf quaderförmige Presskanäle 26 angeordnet. Die Presskanäle 26 sind am Umfang des Formwerkzeuges 28 auf einem Teilkreis 29 um einen Teilungswinkel δ von 30° gegeneinander versetzt gleichmäßig verteilt angeordnet, wobei die Symmetrielinien 64 der Presskanäle 26 radial auf die Drehachse 54 des Formwerkzeuges 28 zulaufen.
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Das Bodenteil 36 überdeckt die Presskanäle 26 wie in 1 beschrieben, lediglich für zwei der Presskanäle sind fluchtende Öffnungen vorgesehen, in die der Presskolben 22 bzw. der Auswerfstempel 53 bewegbar sind.
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Bohrungen 56 sind für das Einstecken von Schrauben vorgesehen, die das Bodenteil 36 mit dem Rahmen 46 verbinden.
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In den der Presskanäle 26, der bei der Position P steht, drückt der Kolben 22 das Partikelmaterial hinein und presst dieses gegen das Bodenteil 40 zu einem Brikett.
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Eine Antriebseinheit 57, die als mit einem Umfangszahnkranz des Formwerkzeuges zusammenarbeitender Ritzelantrieb gezeigt ist, dreht gemäß einem Aktvierungssignal einer Steuerung 59 das Formwerkzeug in 30°-Schritten in Drehrichtung 50 weiter, so dass jeder der zwölf Presskanäle 26 nacheinander die Position P einnimmt und beschickt werden kann.
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Ein in der Position P gepresstes Brikett verbleibt in dem Formwerkzeug 28 und erreicht nach 11 Drehschritten die Position A, in der es von dem Stempel der Auswerfvorrichtung ausgeschoben wird. Dem Brikett ist damit ausreichend Zeit gegeben die beim Pressvorgang entstehende Wärme vor dem Ausschieben an das Formwerkzeug 28 und das Bodenteil 36 abzugeben.
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Das Formwerkzeug 28 gibt die Wärme an die Umgebungsluft als auch an ein durch die Kühlmittelkanäle 38, 39 bewegtes Kühlmittel (Kühlluft oder Kühlflüssigkeit) ab.
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Das Kühlmittel wird gemäß 1 über eine oder mehrere am Umfang verteilte Bohrungen 40 in der Bodenteil 36 von der Pumpe 44 zugeführt und ggf. auf der anderen Seite des Formwerkzeuges an die Umgebung abgegeben (Kühlluft) oder einer Rückführleitung zugeführt (Kühlflüssigkeit).
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Die Bodenplatte 36 hat eine in 2 sich über 90° erstreckende Ausnehmung 51, in deren Bereich die Presskanäle 25 beidseitig offen sind. Bei einer Auswerfstellung A, die in 1 um eine Teilung vor der Pressstellung P liegt, ist senkrecht zur Zeichenebene von 2 der Auswerfstempel 53 senkrecht zur Zeichenebene verschiebbar, dessen Querschnitt etwas kleiner ist als der Querschnitt eines Presskanales 25, so dass der Aufwerfstempel 53 in einen vor ihm stehenden Presskanal hineingeschoben werden kann, wobei dann das dort befindliche Brikett ausgestoßen wird.
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Bei abgewandelten Ausführungsbeispielen kann die Bodenplatte 36 nur im Bereich der Auswerfstellung A eine Öffnung aufweisen, durch die der Auswerfstempel 53 gleichermaßen hindurchschiebbar ist.
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Vorzugsweise befindet sich die Auswerfstellung A nur eine Teilung vor der Pressstellung P, um ein fertiges Brikett möglichst lange in einem Presskanal 25 auskühlen zu können. Wo eine derart enge Nachbarschaft zwischen Auswerfstellung und Pressstellung aus Platzgründen nicht möglich ist, kann man die Auswerfstellung auch zwei oder drei Winkelteilungen vor der Pressstellung vorsehen.
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Nachstehend wird zunächst angenommen, dass das Kühlmittel Kühlluft ist.
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Nicht direkt über eine Bohrung 40 mit Kühlluft versorgte Kühlmittelkanäle 38, 39 werden im durch das Bodenteil 36 abgedeckten Bereich über kreisbogenförmige Verbindungskanäle 58, 60 des Bodenteiles 36 versorgt. Die von der Bodenteil 36 abgedeckten, in dem Formwerkzeug 28 eingefrästen Ringkanäle 58, 60 stellen weitgehend geschlossene Verteilungsleitungen dar. Der Ringkanal 58 verbindet die zwischen Drehachse 54 und Presskanälen 26 angeordnete Kühlmittelkanäle 38, der Ringkanal 60 die zwischen Presskanälen 26 und dem Außenrand des Formwerkzeug 28 angeordneten Kühlmittelkanäle 39. Die Ringkanäle 58, 60 verteilen die Kühlluft auf verschieden Kühlmittelkanäle 38, 39. Ferner kühlt die in den Ringkanälen 58, 60 strömende Luft die angrenzenden Flächen des Formwerkzeuges 28 und der Bodenteil 36.
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Am Umfang des Formwerkzeuges 28 sind Zentrierbohrungen 62 angeordnet, die mit einem in Umfangsrichtung rahmenfesten aber axial beweglichen Servo-Zentrierdorn 63 zusammenwirken, wie in 1 dargestellt. Die Zentrierbohrungen 62 sind gleichmäßig am Umfang auf einem Teilkreis 63 angeordnet. Die Anzahl und die Teilung stimmen mit der der Presskanäle 26 überein.
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Vor einem Pressvorgang dringt der von einem Aktor 65 betätigte Zentrierdorn 63 in eine der Zentriebohrungen 62 ein und fluchtet damit einen der Presskanäle 25 des Formwerkzeuges 28 auf den Kolben 22 aus.
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Vor einem Weiterdrehen des Formwerkzeuges 28 zieht der Aktor 65 den Zentrierdorn 63 aus der Zentrierbohrung 62, und die Antriebseinheit 48 dreht das Formwerkzeug 28 um einen dem Teilungswinkel δ entsprechenden Schritt, wodurch eine andere Zentrierbohrung 62 beim Zentrierdorn 63 zu stehen kommt. Durch Betätigung des Aktors 65 erfolgt eine erneute Zentrierung des Formwerkzeuges 28 in der weitergedrehten Lage.
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Das in 3 gezeigte Formwerkzeug 28 stellt eine zu dem der 2 alternative Ausführungsform dar. Die Merkmale mit gleicher Funktion tragen die gleichen Bezugszeichen wie in 2.
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Die Presskanälen 26 sind im Unterschied zu der in 2 gezeigten Anordnung näher am Rand des Formwerkzeuges 28 positioniert und zu Radiusstrahlen verkippt angeordnet. Die längeren Symmetrieachsen 64 der Presskanälen 26 schließen mit Radiusstrahlen 66, die jeweils den Schnittpunkt beider Symmetrieachsen 64, 68 und einen koplanaren Punkt 55 der Drehachse 54 verbinden, einen Winkel α von ca. 45° ein.
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Zwischen Presskanälen 26 und der Drehachse sind Kühlmittelkanäle 38 mit einem axial gesehen annähernd trapezförmigem oder kreissektorförmigen Querschnitt angeordnet. Die Trapezform ermöglicht eine große Querschnittfläche der Kühlmittelkanäle 38. Da die Presskanäle 26 randnah angeordnet sind, sind Kühlmittelkanäle zwischen dem Außenrand und den Presskanälen 26 verzichtbar.
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An der Mantelfläche des Formwerkzeuges 28 sind dem Antrieb dienende Ratschen-Segmente 70 angeformt. Eine nicht gezeigte federbelastete rahmenfeste Klinke arbeitet mit den Ratschen-Segmenten 70 zusammen und stoppt eine Drehung des Formwerkzeuges 28, sobald die Klinke an einer Stufe 72 des Ratschen-Segmentes 70 anschlägt. Über das mit der Klinke zusammenwirkende Ratschen-Segment 70 erfolgt so eine Grobpositionierung des Formwerkzeuges 28.
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Der in die Zentrierbohrungen 62 einfahrende Zentrierdorn 63 sorgt anschließend für die Feinjustierung des Formwerkzeuges 28.
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Die Ratschen-Segmente 70 können auch mit einer durch einen Linearantrieb (z. B. Arbeitszylinder) bewegten Antriebsklinke zusammenwirken, um das Formwerkzeug um eine Teilung weiter zu drehen.
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In weitere Abwandlung kann das Formwerkzeug aus einem gut wärmeleitenden Metall wie Aluminium hergestellt sein, in welches dünnwandige Zylinder 74 aus Stahl nach Art von Zylinderbüchsen eingesetzt sind, welche die notwendige Verschleißfestigkeit aufweisen, wie in 3 an einer Stelle angedeutet.
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Die das Formwerkzeug bildende Metallscheibe kann auf ihrer Umfangsfläche auch zusätzlich mit Kühlrippen 76 versehen sein, um die Wärmeabgabe an die Umgebung zu verbessern, wie ebenfalls in 3 an einer Stelle angedeutet.
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4 zeigt schematisch einen Kühlwasserkreislauf zur Kühlung eines Formwerkzeuges 28.
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Ein stellvertretend dargestellter Kühlmittelkanal 38 ist eingangsseitig mit einer Verteilerleitung 80 verbunden und steht auslassseitig mit einer Rückführleitung 82 in Verbindung. Weitere Kühlmittelkanäle 38 sind ebenfalls an die Verteilerleitung 80 und die Rückführleitung 82 angeschlossen zu denken.
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Die Verteilerleitung 80 ist über eine Drehkupplung 84 mit dem Ausgang einer Umwälzpumpe 86 verbunden, die aus einem Vorratsbehälter 88 ansaugt.
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Die Rückführleitung 82 führt erwärmtes Kühlwasser über die Drehkupplung 84 und einen Wärmetauscher 90 zurück in den Vorratsbehälter 88.
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Der Kühlmittelkanal 38 ist im Inneren durch schmale durchgehende Rippen 92 in flache Tauscherkanäle 94 unterteilt, die bei Kopfräumen strömungsmäßig zusammengeschaltet sind.
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Durch diese Verrippung wird eine gute Wärmeübertragung vom Material des Formwerkzeuges 28 auf das Kühlwasser erhalten.
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In Abwandlung der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele kann man auf einem scheibenförmigen Formwerkzeug auch zwei oder mehr radial verschachtelte Kränze von Presskanälen 25 vorsehen. Dies erfolgt so, dass die Teilung der Presskanal-Kränze in einem ganzteiligen Verhältnis steht, z. B. ein weiter innen liegender Kranz von Presskanälen, die doppelt so große winkelmäßige Teilung hat, wie ein äußerer Zahnkranz. Dieser Fall wird dann ein Pressstempel, der mit den Presskanälen des inneren Kranzes zusammenarbeitet, mit der halben Frequenz betrieben wie der Pressstempel des radial in Auswärtsrichtung benachbarten Kranzes von Presskanälen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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