DE102013104623A1

DE102013104623A1 - Pelletierpresse zur Herstellung von Pellets

Info

Publication number: DE102013104623A1
Application number: DE201310104623
Authority: DE
Inventors: Michael Kluschkewitz; Frank Heymann
Original assignee: Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau
Current assignee: Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau
Priority date: 2013-05-06
Filing date: 2013-05-06
Publication date: 2014-11-06
Also published as: EP2994301A1; WO2014180832A1

Abstract

Eine Pelletierpresse zur Herstellung von Pellets aus Biomasse weist eine Flachmatrize und eine Mehrzahl von auf der Flachmatrize abrollenden Walzen auf, um die Biomasse durch in der Flachmatrize ausgebildete Bohrungen zu Pellets zu verpressen, sowie weiter eine Zentriervorrichtung, die innerhalb eines von der Flachmatrize umfassten Raums angeordnet ist, wobei die Zentriervorrichtung einen Grundkörper und zumindest drei Führungsrollen aufweist, die Führungsrollen drehbar um eine jeweilige Achse angeordnet sind, wobei die Achsen jeweils über eine exzentrische Lagerung am Grundkörper befestigt sind, wobei ein Rotieren der exzentrisch gelagerten Achsen eine radiale Einstellung der Position der Führungsrollen im Verhältnis zur Flachmatrize bewirkt, und wobei die Zentriervorrichtung weiter Betätigungsmittel aufweist, welche eingerichtet sind, die exzentrisch gelagerten Achsen zu rotieren und derart die Führungsrollen in Kontakt mit einer Innenfläche der Flachmatrize zu bringen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pelletierpresse zur Herstellung von Pellets nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Die Herstellung von Pellets, auch Presslinge oder Granulat genannt, aus Feingut oder verdichtetem und/oder aufgeschmolzenem Material ist bereits bekannt. Die Herstellung von Pellets, respektive Holzpellets, aus vorzugsweise zerkleinerter Biomasse, wie Sägespäne, Staub oder dergleichen ist ebenfalls bereits hinreichend bekannt und wird im Bereich der erneuerbaren Energien als zukunftsweisende Technologie für den Klimaschutz, besonders in Europa, propagiert. Als Rohstoff wird in der Regel Spanmaterial aus der holzverarbeitenden Industrie genutzt, es können aber auch frisch geschlagene Bestände oder in der holzverarbeitenden Industrie nicht verwertbare Holzarten oder Abfallstoffe verwertet werden. Für den Markt an Holzpellets zur Versorgung von Kleinfeuerungsanlagen in Ein- oder Mehrfamilienhäusern ist vorzugsweise schadstofffreies Grundmaterial zu verwenden. Blockkraftwerke oder spezielle Hochtemperaturfeuerungsanlagen zur Wärmeerzeugung und/oder zur Gewinnung elektrischer Energie (Kombikraftwerke) können aber auch in geringen Mengen schadstoffbelastetes Material (Pellets aus Span- oder MDF-Platten mit oder ohne einer Beschichtung oder einer Lackierung) sauber verbrennen.
Die Holzpellets werden üblicherweise in so genannten Pelletierpressen hergestellt, in denen das zu verpressende Material durch bewegte und/oder aktive abrollende Walzen, auch Kollerrollen genannt, durch Bohrungen einer Matrize gedrückt wird. Durch die Bohrungen wird das Material (Biomasse) geformt und als Stränge aus den Bohrungen ausgetragen. Unter Bohrungen werden dabei alle Öffnungen verstanden, die, vorzugsweise im Wesentlichen zylindrisch ausgeführt, in einer Matrize zur Durchleitung und Formung des Materials angeordnet sind. Die Bohrungen können dabei auch größere Einlaufbereiche (Senkungen) zur Verbesserung des Pressvorganges aufweisen und gehärtet sein oder gehärtete Hülsen in den Bohrungen aufweisen. Im Bereich der Matrizen werden Flach- und Ringmatrizen unterschieden. An Ringmatrizen laufen zur Verpressung außen oder innen Walzen um, an Flachmatrizen rollen die Kollerwalzen kreisförmig (Mühlenbauweise) ab. Die Erfindung befasst sich vorzugsweise mit Flachmatrizen, kann aber ggf. auch bei Ringmatrizen verwendet werden. Auch kann das zu verpressende Material nicht nur Biomasse zur Verbrennung in Feuerstellen sein, sondern jegliches pelletierbares Material, wie Futter- oder Nahrungsmittel, Kohle, Kunststoff oder ähnliches. Auf die Möglichkeiten der Aufbereitung und der Streuung der Biomasse, bzw. der Nachbereitung (Zerkleinerung der Stränge, Kühlung, Lagerung, Transport) der Pellets muss nicht weiter eingegangen werden. Hierzu wird auf den Stand der Technik verwiesen.
Durch die mittlerweile weltweit anerkannte Klimaerwärmung ist die Industrie gezwungen die großindustrielle Herstellung von Holzpellets zu forcieren. Gerade aber bei großen Produktionsanlagen, die teilweise dem Sondermaschinen- oder Schwermaschinenbau zuzuordnen sind, werden große und schwere Maschinenteile verwendet. Herkömmliche und bekannte Pelletierpresse mit einer oder mehreren auf einer kreisförmigen Flachmatrize umlaufenden Kollerwalzen weisen in der Regel einen Antrieb auf, der über eine durch die Flachmatrize hindurchtretende Hohlwelle die Flachmatrize oder die Kollerwalzen antreibt. In der Regel sind die umlaufenden Kollerwalzen fliegend an der Hohlwelle oder dem Antrieb über von der Hohlwelle abstehende Steckachsen gelagert. Durch die Fliehkräfte und die einseitigen Belastungen bei der fliegenden Lagerung verschleißen sehr schnell die Wälzlager zwischen den Steckachsen und den Kollerwalzen. In der zentralen Antriebslösung, ausgehend von der zentralen Mittelachse der Flachmatrize liegt auch die Beschränkung des grundsätzlichen Systems verborgen, da aus Gründen der auftretenden Momente bzw. der maximal sinnvollen Größe der Hohlwelle der Umfang einer derartigen Pelletierpresse begrenzt ist. Gleichzeitig ergibt sich durch den begrenzten Umfang eine sehr kompakte Bauweise, die dazu führt, dass Wartungsarbeiten oder Reparaturen auf engem Raum durchgeführt werden müssen, was zeit- und kostenintensiv ist.
Das Dokument EP 1 597 057 B1 beschreibt eine Pelletierpresse mit einer Ringmatrize, in der sich die Bohrungen radial erstrecken, und mit Walzen zum Verpressen von Material durch die Bohrungen, welche innerhalb der Ringmatrize angeordnet sind. Es ist eine Walzeneinstellungsvorrichtung vorgesehen, in der die Achsen der Walzen exzentrisch gelagert sind, um eine radiale Einstellung der Walzenposition relativ zur Ringmatrize zu erlauben. Die Walzenachsen stehen senkrecht zu den Achsen der Bohrungen. Die Lagerung der Ringmatrize wird nicht näher beschrieben. Eine vergleichbare Anordnung ist auch in dem Dokument FR 2 591 438 beschrieben.
In dem Dokument DE 10 2009 051 481 A1 wird eine Pelletierpresse mit einer Flachmatrize und mehreren Pressvorrichtungen, die jeweils aus einer auf der Flachmatrize abrollenden Walze gebildet sind, um Biomasse durch die Bohrungen der Flachmatrize zu Pellets zu verpressen. Die Flachmatrize wird von unter der Flachmatrize angeordneten Wälzlagern getragen und gestützt. Zur Unterstützung des Rundlaufs der Matrize zeigt das Dokument ein Führungsmittel, das an einem Pressengestell angeordnet ist und die Flachmatrize radial an der Außenseite der Flachmatrize berührt.
Dieses Konzept bietet die Möglichkeit, Pelletierpressen mit Flachmatrizen sehr großen Durchmessers zu verwirklichen, die eine entsprechen große Produktionsleistung versprechen. Es stellt sich jedoch als schwer zu beherrschen dar, die Flachmatrize mittels der vom Dokument DE 10 2009 051 481 A1 vorgeschlagenen Führungsmittel stabil in Position zu halten. So kann es bei einer hohen Produktionsleistung, die einhergeht mit einem großen Maß an Arbeit, die zum Verpressen der Biomasse aufgewandt wird, zu einer starken Erwärmung der Flachmatrize bis auf über 150 oder 200°C kommen. Dies kann bei einem großen Durchmesser der Flachmatrize, der 2m, 3m oder mehr betragen kann, dazu führen, dass sich die Flachmatrize in nicht zu vernachlässigender Weise ausdehnt. Würden in diesem Fall die außen an der Flachmatrize angeordneten Führungsmittel auf den Betriebszustand bei heißer Temperatur der Flachmatrize ausgelegt und entsprechend angeordnet, dann wäre die Flachmatrize in kaltem Zustand, insbesondere beim Anfahren der Pelletierpresse, nur unzureichend geführt, so dass sich die Flachmatrize seitlich bewegen und verschieben kann, was zu einem gestörten Betrieb und gegebenenfalls zu Schädigungen der Pelletierpresse führen kann. Würden hingegen die Führungsmittel auf den Betriebszustand bei kalter Temperatur der Flachmatrize ausgelegt und entsprechend angeordnet, dann wäre zwar eine korrekte Führung der Flachmatrize beim Anfahren der Pelletierpresse gesichert, es würden sich jedoch mit zunehmend höherer Temperatur und damit einhergehender Ausdehnung der Flachmatrize zunehmend größere Spannungen aufbauen, mit denen die Flachmatrize gegen die Führungsmittel drückt, und die zu einem raschen Verschleiß der Führungsmittel führen können.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pelletierpresse anzugeben, welche die vorstehenden Nachteile überwindet, und insbesondere auch für große Durchmesser einer Flachmatrize und große Produktionsleistungen eine sichere Positionierung der Flachmatrize erlauben.
Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden durch eine Pelletierpresse wie mit Anspruch 1 definiert gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Als eine Lösung wird eine Pelletierpresse angegeben zur Herstellung von Pellets aus zu verpressendem Material, vorzugsweise aus Biomasse zur Verwendung als Brennmaterial in Feuerstellen, wobei die Biomasse aus zellulose- und/oder lignozellulosehaltigen Fasern, Spänen, oder Schnitzeln besteht, wobei die Pelletierpresse eine Flachmatrize und eine Mehrzahl von auf der Flachmatrize abrollenden Walzen aufweist, um die Biomasse durch in der Flachmatrize ausgebildete Bohrungen zu Pellets zu verpressen. Die Pelletierpresse weist weiter eine Zentriervorrichtung auf, die innerhalb eines von der Flachmatrize umfassten Raums angeordnet ist, wobei die Zentriervorrichtung einen Grundkörper und zumindest drei Führungsrollen aufweist, und die Führungsrollen drehbar um eine jeweilige Achse angeordnet sind, wobei die Achsen der Führungsrollen sich parallel zur Drehachse der Flachmatrize und senkrecht zur Achse der Walzen erstrecken, die Achsen jeweils über eine exzentrische Lagerung am Grundkörper befestigt sind, wobei ein Rotieren der exzentrisch gelagerten Achsen eine radiale Einstellung der Position der Führungsrollen im Verhältnis zur Flachmatrize bewirkt, und wobei die Zentriervorrichtung weiter Betätigungsmittel aufweist, welche eingerichtet sind, die exzentrisch gelagerten Achsen zu rotieren und derart die Führungsrollen in Kontakt mit einer Innenfläche der Flachmatrize zu bringen.
Durch die Zentriervorrichtung kann die Flachmatrize auf zuverlässige Weise in zentrierter Position gehalten werden, wobei auch ein Anpassen der Zentrierung an sich ändernde Durchmesser der Flachmatrize auf Grund von Erwärmung oder Abkühlung ausgeglichen werden kann.
Die Betätigungsmittel können vorzugsweise eine am Grundkörper drehbar angeordnete Kraftvermittlungsscheibe, einen Aktuator und Zugstangen aufweisen, wobei jeweils eine Zugstange einen Hebelarm der exzentrischen Lagerung einer der Führungsrollen mit der Kraftvermittlungsscheibe verbindet, derart, dass ein Drehen der Kraftvermittlungsscheibe eine Rotieren der exzentrisch gelagerten Achsen bewirkt, und wobei der Aktuator mit der Kraftvermittlungsscheibe verbunden ist, derart, dass durch eine Betätigung des Aktuators die Kraftvermittlungsscheibe in Drehung versetzt wird. Der Aktuator kann eine Hydraulikzylindereinheit sein.
Die Zentriervorrichtung kann weiter eine Klemmeinrichtung aufweisen zum Klemmen und Halten eines Kolbens der Hydraulikzylindereinheit.
In der Zentriervorrichtung können bevorzugt weiter Sensoren zur Messung einer auf die Führungsrollen jeweils einwirkenden Kraft, als eine Achsenkraft F_i, vorgesehen sein. Insbesondere können die Achsen als Druckmessbolzen ausgeführt sein, um als Sensoren für die Achsenkräfte F_i verwendet zu werden.
Mit den Sensoren für die Achsenkräfte kann zuverlässig der Zustand der Zentrierung überwacht werden.
Die Pelletierpresse kann vorzugsweise weiter eine Steuereinheit aufweist, welche eingerichtet ist, die von den Sensoren jeweils ausgegebenen Messwerte für die Achsenkräfte zu empfangen und zu verarbeiten, um für jede Führungsrolle einen Wert der Achsenkraft F_i zu bestimmen, und/oder den Aktuator und die Klemmeinheit zu steuern.
Die Steuereinheit kann beispielsweise die Werte der Achsenkräfte F_i jeweils mit einem oberen Schwellwert F_{i_max} und/oder einem unteren Schwellwert F_{i_min} vergleichen, wobei, wenn bestimmt wird, dass der Wert einer Achsenkraft F_i den oberen Schwellwert F_{i_max} überschreitet, oder wenn bestimmt wird, dass der Wert einer Achsenkraft F_i den unteren Schwellwert F_{i_min} unterschreitet, die Steuereinheit die Pelletierpresse stillsetzen und/oder einen Notstopp der Pelletierpresse veranlassen kann.
Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit auch eine Summenkraft F_Z bestimmen als Summe der Werte der Achsenkräfte F_i : F_Z = ΣF_i, wobei die Steuereinheit die Summenkraft F_Z jeweils mit einem oberen Schwellwert F_{Z_max} und/oder einem unteren Schwellwert F_{Z_min} vergleichen kann, wobei, wenn der Wert der Summenkraft F_Z den oberen Schwellwert F_{Z_max} überschreitet, oder wenn der Wert der Summenkraft F_Z den unteren Schwellwert F_{Z_min} unterschreitet, die Klemmeinheit angesteuert wird, die Klemmung zu lösen, dann den Aktuator an zu steuern, um ein Rotieren der exzentrisch gelagerten Achsen zu bewirken, bis die Summenkraft F_Z einen vorgegebenen Sollwert F_{Z_soll} annimmt, und wenn die Summenkraft F_Z den vorgegebenen Sollwert F_{Z_soll} erreicht hat, die Klemmung wieder zu aktivieren wird.
Auf diese Weise kann die Zentrierung nachgeführt werden, wenn sich die Flachmatrize mit der Zeit erwärmt und ausdehnt, und es kann auch bei sich weitenden Durchmessern der Flachmatrize stets eine ausreichende Kraft von den Laufrollen auf die Innenwand der Flachmatrize ausgeübt werden, um die Flachmatrize sicher zentriert zu halten.
In der Zentriervorrichtung kann weiter zumindest ein Endschalter vorgesehen sein, der der Klemmeinheit zugeordnet ist und der an die Steuereinheit ein Signal ausgibt, das anzeigt, ob die Klemmeinheit sich in geklemmtem Zustand befindet oder nicht, wobei die Steuereinheit ein Anfahren und Drehen der Flachmatrize nur dann freizugeben vermag, wenn das Signal die Klemmeinheit als geklemmt anzeigt.
Es kann weiter vorgesehen sein, dass die Steuereinheit das Lösen der Klemmung durch die Klemmeinheit nur dann ansteuert, wenn die Flachmatrize stillsteht.
In der Pelletierpresse kann weiter zumindest ein Endschalter vorgesehen sein, der so angeordnet ist, dass er in kaltem Zustand der Flachmatrize einen vorgegebenen Abstand zur Innenfläche der Flachmatrize aufweist, wobei die Steuereinrichtung die Pelletierpresse stillsetzen und/oder einen Notstopp der Pelletierpresse veranlassen kann, wenn der Endschalter kontaktiert wird.
Weitere vorteilhafte Maßnahmen und Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung mit der Zeichnung hervor.
Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf eine kreisförmige Flachmatrize und mehreren darauf abrollenden Walzen einer Pelletierpresse gemäß einer Ausführungsform;
2 eine Seitenansicht im Schnitt nach 1;
3 eine Draufsicht einer Zentriervorrichtung für eine Pelletierpresse gemäß einer Ausführungsform;
4 die Zentriervorrichtung der 3 in einer Darstellung ohne Grundkörper;
5 eine seitliche Detailansicht im Bereich einer Laufrolle der Zentriervorrichtung der 3.
Die 1 und 2 zeigen einen Ausschnitt einer Pelletierpresse 3 gemäß einer Ausführungsform, wobei die Zuführung von Biomasse 1 der Übersichtlichkeit halber nur mit einem Pfeil dargestellt ist.
Die 1 zeigt eine Draufsicht auf eine kreisförmige Flachmatrize 4 und mehreren darauf abrollenden Walzen 5 in vier Pressvorrichtungen respektive Pressengestellen, 12. Die Flachmatrize 4 mit der Abrollfläche 19 ist beweglich in den Pressvorrichtungen 12 mittels Lager 9 gelagert und wird durch zumindest einen Antrieb 27 zur Ausführung einer kreisförmigen Bewegung um die Achse der Flachmatrize 4 angetrieben. Optionale Antriebe der Walzen 5 in den Pressvorrichtungen 12 sind nicht dargestellt.
Die Walzen 5 sind in den Pressvorrichtungen 12 im Wesentlichen ortsfest gelagert angeordnet, so dass die Walzen 5 mit ihren Oberflächen auf der Abrollfläche 19 der Flachmatrize 4 abrollen bzw. sich auf der Biomasse 1 abrollen, die auf der Abrollfläche 19 aufliegt. Der Verdichtungsraum 2 wird seitlich durch die Seitenwand 11 begrenzt.
In 2 erkennt man in einem Schnitt nach 1 die Pelletierpresse 3 auf einem Fundament 14, wobei in der schematischen Schnittdarstellung ein Pressengestell 21 mit einem mehrteiligen Pressenrahmen, der aus einem unteren Querhaupt 7 und zwei Zuglaschen 6 angeordnet ist, wobei die in den Zuglaschen gelagerte Achse 16 der Walze 5 mit Hilfe entsprechender Maschinenelemente, respektive Lager, beweglich gehalten ist. Während des Abrollens auf der Abrollfläche 19 der Flachmatrize 4 wird die Biomasse 1 durch die Bohrungen 13 zu Pellets 10 verpresst. Die in diesem Beispiel angetriebene Flachmatrize 4 ist mittels Lager 9 auf dem unteren Querhaupt 7 abgestützt. In der Zeichnung wurde auf die Darstellung nahe liegender und bekannter mechanischer Anlagenteile verzichtet. Zur Darstellung möglicher Varianten eines gebauten Pressengestells 21 weist die Pressvorrichtung 12 auf der linken Seite kein eigenes oberes Querhaupt 8 auf, wie es in der rechten Darstellung gezeigt ist. In einem bevorzugten Aufsführungsbeispiel weisen mehrteilige Pressenrahmen Verriegelungen bzw. Bolzen 15 auf, mit denen diese schnell zerlegt werden können. Dabei ist es hilfreich, wenn Teile des Pressengestells 21 Angriffsflächen 17 aufweisen, mit denen eine Hebevorrichtung, beispielsweise ein Kranhaken (nicht dargestellt), mit einem Teil des Pressengestells 21 wirkverbunden wird und zumindest diesen Teil aus der Pelletierpresse 3 einfach entfernen oder einbringen kann. Werden beispielsweise die Bolzen 15 am unteren Querhaupt 7 des Pressengestells 7 gelöst, können die zwei Zuglaschen 6 mit der Walze 5 und deren Achse 16 problemlos aus der Pelletierpresse 3 nach oben herausgezogen werden.
Während im Vorstehenden mit Bezug auf die 1 und 2 eine Pelletierpresse 3 dargestellt und beschrieben wurde, in der vier Pressvorrichtungen 12 zueinander gleichmäßig beabstandet angeordnet sind, ist dies nicht beschränkend, und es können, teilweise abhängig vom Innen- bzw. Außendurchmesser der Flachmatrize 4, eine Vielzahl von Pressvorrichtungen 12 in der Pelletierpresse 3 angeordnet sein. Ebenso ist es auch möglich, die Pressvorrichtungen 12 in unterschiedlichen Abständen zueinander entlang der Flachmatrize 4 anzuordnen.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Flachmatrize 4 mittels Lager 9 auf dem unteren Querhaupt 7 abgestützt sein. Das Lager 9 kann so die Kräfte aufnehmen und ableiten, die von den Walzen 5 beim Verpressen von Biomasse 1 durch die Bohrungen 13 in senkrechter Richtung auf die Abrollfläche 19 ausgeübt werden. Um auch horizontal auf die Flachmatrize 4 einwirkende Kräfte aufzunehmen und abzuleiten, und um die Flachmatrize 4 horizontal in Position zu halten, weist die Pelletierpresse 3 weiter eine Zentriervorrichtung 30 auf, die nachfolgend mit Bezug auf die 3 bis 5 beschrieben werden soll.
Die 3 zeigt eine Zentriervorrichtung 30, die innerhalb des von der Flachmatrize 4 umfassten und definierten Raumes angeordnet ist. Die Zentriervorrichtung 30 weist drei oder mehr Führungsrollen 32 auf, die jeweils um eine Achse 33 drehbar ausgebildet sind. Die Achsen 33 der Führungsrollen 32 sind parallel zur Drehachse 39 der Flachmatrize 4 und senkrecht zur Achse 16 der Walzen 5 ausgerichtet. Die Achsen 33 sind weiter jeweils über eine exzentrische Lagerung 34 an einem Grundkörper 31 befestigt, so dass ein Rotieren der exzentrisch gelagerten Achsen 33 eine radiale Einstellung der Position der Führungsrollen 32 im Verhältnis zur Flachmatrize 4 bewirkt. Dies ist auch in den 4 und 5 zu erkennen, wobei die 4 die Zentriervorrichtung 30 nach 3 darstellt, wobei zur besseren Übersichtlichkeit der Grundkörper 31 nicht dargestellt ist und nur die weiteren Komponenten der Zentriervorrichtung 30 gezeigt sind. 5 zeigt eine seitliche Detailansicht der Zentriervorrichtung 30 im Bereich einer der Laufwalzen 32 mit einem Schnitt durch die Lochmatrize 4.
Der Grundkörper 31 kann vorzugsweise eine zentrale Ausnehmung 40 aufweisen zur Aufnahme einer Befestigungsachse (nicht dargestellt), um die Zentriervorrichtung 30 ortsfest zu befestigen. Der Grundkörper 31 dient somit zur Befestigung und als Träger der Führungsrollen 32, sowie insbesondere dazu, Kräfte, die horizontal auf die Führungsrollen 32 in Richtung der zentralen Ausnehmung 40 wirken, aufzunehmen und abzuleiten.
Die Zentriervorrichtung 30 weist ferner Betätigungsmittel auf, die beispielsweise Zugstangen 35 umfassen können, welche jeweils an einem Ende mit einem Hebelarm der exzentrischen Lagerung 34 einer Führungsrolle 32 und an einem anderen Ende mit einer drehbar am Grundkörper 31 angeordneten Kraftvermittlungsscheibe 36 verbunden sind. Weiterhin können die Betätigungsmittel einen Aktuator 37, beispielsweise in Form eines doppelwirkenden Hydraulikzylinders, aufweisen, der an dem Grundkörper 31 abgestützt ist und eingerichtet ist, die Kraftvermittlungsscheibe 36 in Drehung zu versetzen. Wird die Kraftvermittlungsscheibe 36 durch den Aktuator 37 auf diese Weise betätigt, wird eine Kraft auf die Zugstangen 35 ausgeübt, die darauf die exzentrischen Lagerungen 34 der Achsen 33 der Laufrollen 32 verstellen. Auf diese Weise können die Laufrollen 32 in radialer Richtung relativ zur Innenfläche 26 der Flachmatrize 4 verstellt werden. Insbesondere können die Laufrollen 32 durch eine Betätigung des Aktuators 37 in Auflage auf die Innenfläche 26 gebracht werden, und es kann mit dem Aktuator 37 eine Kraft ausgeübt werden, die dazu führt, dass jede der Laufrollen 32 mit einer entsprechenden jeweiligen Kraft F_i, welche als Achsenkraft bezeichnet werden soll, gegen die Innenfläche 26 der Flachmatrize 4 drückt.
Es kann weiter eine Klemmeinrichtung 38 vorgesehen sein, um den Kolben der Hydraulikzylindereinheit zu klemmen und auf diese Weise festzusetzen. Es kann auf diese Weise erreicht werden, dass der so festgesetzte Kolben weiterhin eine entsprechende Kraft auf die Kraftvermittlungsscheibe 36 ausübt, auch wenn die Hydraulikzylindereinheit respektive der Aktuator 37 deaktiviert wird.
Um den Betrieb der Zentriervorrichtung zu überwachen, sind vorzugsweise Sensoren (nicht dargestellt) vorgesehen, welche die Achsenkräfte F_i für die Führungsrollen 32 messen können. Als Sensoren können beispielsweise Druckmessbolzen verwendet werden, welche als Achsen 33 der Führungsrollen 32 dienen. Es ist ebenfalls möglich, als Sensoren Dehnungsmessstreifen auf dem Grundkörper 31 in geeigneter Position anzubringen, um aus der durch die Achsenkräfte F_i hervorgerufenen Verformung des Grundkörpers entsprechende Messwerte abzuleiten.
Die von den Sensoren ausgegebenen Messwerte der Achsenkräfte F_i werden bevorzugt von einer Steuereinheit (nicht dargestellt) empfangen und verarbeitet, wobei die Steuereinheit die typischer Weise analog vorliegenden Messwerten der Sensoren in digitale Werte wandelt und gegebenenfalls Kompensations- und Umrechnungsfunktionen anwendet, um aus den Sensorsignalen die Achsenkräfte F_i zu bestimmen.
Insbesondere kann die Steuereinheit eingerichtet sein, die Werte der Achsenkräfte F_i jeweils mit einem oberen Schwellwert F_{i_max} und/oder einem unteren Schwellwert F_{i_min} zu vergleichen, um zu bestimmen, ob sich die Achsenkräfte F_i jeweils in einem sicheren Bereich befinden, der durch die Schwellwerte F_{i_max} und F_{i_min} definiert ist. Falls dies nicht der Fall ist, kann die Steuereinheit bestimmen, dass eine potentiell gefährliche Störung vorliegt und kann ein Stillsetzen oder einen Nothalt der Pelletierpresse 3 veranlassen.
Die Steuereinheit kann auch eingerichtet sein, eine Summenkraft F_Z zu bestimmen als Summe der Werte der Achsenkräfte F_i : F_Z = ΣF_i.
Die Summenkraft F_Z kann insbesondere dazu dienen, den Arbeitspunkt, in dem sich die durch die Zentriervorrichtung 30 bewirkte Zentrierung befindet, anzuzeigen. So kann beispielsweise ein Soll-Arbeitspunkt vorgegeben sein, der mit einem entsprechenden Sollwert für die Summenkraft F_{Z_soll} korrespondiert. Zusätzlich können ein oberer Schwellwert F_{Z_max} und ein unteren Schwellwert F_{Z_min} für die Summenkraft F_Z definiert sein, um einen Bereich zulässiger Arbeitspunkte für die Zentrierung der Flachmatrize 4 zu definieren. Die Steuereinheit kann daher kontinuierlich oder periodisch die aktuelle Summenkraft F_Z mit den Schwellwerten F_{Z_max} und F_{Z_min} vergleichen, um zu bestimmen, ob sich die Zentrierung der Flachmatrize 4 weiterhin in einem zulässigen Arbeitspunkt befindet. Wird dabei festgestellt, dass der obere Schwellwert F_{Z_max} überschritten, oder der untere Schwellwert F_{Z_min} unterschritten wird, kann die Steuereinheit entsprechende Maßnahmen veranlassen, um die Zentrierung wieder zurück in den zulässigen Arbeitsbereich zu bringen. Beispielsweise kann die Steuereinheit hierzu die Klemmeinrichtung 38 des Aktuators 37 ansteuern, um beispielsweise die Klemmung des Kolbens der Hydraulikzylindereinheit zu lösen, und kann die Hydraulikzylindereinheit ansteuern, einen entsprechend erniedrigten bzw. erhöhten Druck zu erzeugen, so dass sich eine Änderung der aktuell gegebenen Summenkraft F_Z einstellt in Richtung zulässiger Arbeitspunkte. Bevorzugt steuert die Steuereinheit die Hydraulikzylindereinheit so an, dass die Zentriervorrichtung 30 in einen Zustand gebracht wird, bei dem sich zumindest annähernd der Sollwert für die Summenkraft F_{Z_soll} einstellt. Anschließend kann die Steuereinheit die Klemmeinrichtung 38 ansteuern, die Klemmung wieder zu aktivieren. Auch wenn denkbar ist, diese Schritte bei sich drehender Flachmatrize 4 auszuführen, so wird es doch bevorzugt, diese Schritte nur bei Stillstand der Flachmatrize 4 auszuführen, um etwaige Maschinenschäden zu vermeiden. Entsprechend kann die Steuervorrichtung zuerst ein Stillsetzen der Flachmatrize 4 veranlassen, oder einem Maschinenbediener ein Signal geben, dass die Pelletierpresse 3 stillgesetzt werden soll, um eine Nachjustierung der Achsenkräfte F_i, und damit der Zentrierung, vorzunehmen.
Zur sicheren Erkennung des Zustands der Klemmeinrichtung 38 kann auch ein oder mehrere Endschalter (nicht dargestellt) vorgesehen sein, welche der Klemmeinheit 38 zugeordnet sind und Signale ausgeben können, die anzeigen, ob sich die Klemmeinheit 38 in geklemmtem oder in nicht geklemmten Zustand befindet. Diese Signale können von der Steuereinrichtung dazu verwendet werden, um ein in Betrieb setzen und Drehen der Flachmatrize 4 nur dann freizugeben, wenn der geklemmte Zustand durch den Endschalter erkannt wurde, und/oder ein Lösen der Klemmung durch die Klemmeinheit 38 nur zu erlauben, wenn die Flachmatrize 4 sich im Stillstand befindet.
Darüber hinaus kann als weitere Sicherheitsmaßnahme ein oder mehrere Endschalter (nicht dargestellt) vorgesehen sein, welche der Überwachung des runden Laufs der Flachmatrize 4 dienen. So kann beispielsweise ein oder mehrere Endschalter vorgesehen sein, die so angeordnet sind, dass sie in kaltem Zustand der Flachmatrize 4 einen vorbestimmten Abstand zur Flachmatrize 4 einnehmen, beispielsweise einen Abstand von 2 mm. Wenn im Betrieb einer der Endschalter auslöst, kann dies als Anzeichen dafür gewertet werden, dass sich die Pelletierpresse 3 in einem potentiell gefährlichen Zustand befindet und in Antwort darauf kann die Steuereinheit die Pelletierpresse 3 stillsetzen und/oder einen Notstopp der Pelletierpresse 3 veranlassen.
Bezugszeichenliste

1: Biomasse
2: Verdichtungsraum
3: Pelletierpresse
4: Flachmatrize
5: Walze
6: Zuglasche
7: Querhaupt unten
8: Querhaupt oben
9: Lager
10: Pellets
11: Seitenwand
12: Pressvorrichtung
13: Bohrungen
14: Fundament
15: Bolzen
16: Achse
19: Abrollfläche
21: Pressengestell
26: Innenfläche
27: Antrieb
30: Zentriervorrichtung
31: Grundkörper
32: Führungsrolle
33: Achse
34: exzentrische Lagerung
35: Zugstange
36: Kraftvermittlungsscheibe
37: Aktuator
38: Klemmeinrichtung
39: Drehachse
40: Ausnehmung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1597057 B1 [0005]
FR 2591438 [0005]
DE 102009051481 A1 [0006, 0007]

Claims

Pelletierpresse (3) zur Herstellung von Pellets (10) aus zu verpressendem Material, vorzugsweise aus Biomasse (1) zur Verwendung als Brennmaterial in Feuerstellen, wobei die Biomasse (1) aus zellulose- und/oder lignozellulosehaltigen Fasern, Spänen, oder Schnitzeln besteht, wobei die Pelletierpresse (3) eine Flachmatrize (4) und eine Mehrzahl von auf der Flachmatrize (4) abrollenden Walzen (5) aufweist, um die Biomasse (1) durch in der Flachmatrize (4) ausgebildete Bohrungen (13) zu Pellets (10) zu verpressen, dadurch gekennzeichnet, dass die Pelletierpresse (3) weiter eine Zentriervorrichtung (30) aufweist, die innerhalb eines von der Flachmatrize (4) umfassten Raums angeordnet ist, wobei die Zentriervorrichtung (30) einen Grundkörper (31) und zumindest drei Führungsrollen (32) aufweist, die Führungsrollen (32) drehbar um eine jeweilige Achse (33) angeordnet sind, wobei die Achsen (33) der Führungsrollen (32) sich parallel zur Drehachse der Flachmatrize (4) und senkrecht zur Achse der Walzen (5) erstrecken, die Achsen (33) jeweils über eine exzentrische Lagerung (34) am Grundkörper (31) befestigt sind, wobei ein Rotieren der exzentrisch gelagerten Achsen (33) eine radiale Einstellung der Position der Führungsrollen (32) im Verhältnis zur Flachmatrize (4) bewirkt, und wobei die Zentriervorrichtung (30) weiter Betätigungsmittel aufweist, welche eingerichtet sind, die exzentrisch gelagerten Achsen (33) zu rotieren und derart die Führungsrollen (32) in Kontakt mit einer Innenfläche (26) der Flachmatrize (4) zu bringen.
Pelletierpresse (3) nach Anspruch 1, wobei die Betätigungsmittel eine am Grundkörper (31) drehbar angeordnete Kraftvermittlungsscheibe (36), einen Aktuator (37) und Zugstangen (35) aufweisen, wobei jeweils eine Zugstange (35) einen Hebelarm der exzentrischen Lagerung (34) einer der Führungsrollen (32) mit der Kraftvermittlungsscheibe (36) verbindet, derart, dass ein Drehen der Kraftvermittlungsscheibe (36) eine Rotieren der exzentrisch gelagerten Achsen (33) bewirkt, und wobei der Aktuator (37) mit der Kraftvermittlungsscheibe (36) verbunden ist, derart, dass durch eine Betätigung des Aktuators die Kraftvermittlungsscheibe (36) in Drehung versetzt wird.
Pelletierpresse (3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (37) eine Hydraulikzylindereinheit, bevorzugt doppelwirkend, ist.
Pelletierpresse (3) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriervorrichtung (30) weiter eine Klemmeinrichtung (38) aufweist zum Klemmen und Halten des Aktuators (37) respektive eines Kolbens der Hydraulikzylindereinheit.
Pelletierpresse (3) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zentriervorrichtung (30) weiter Sensoren zur Messung einer auf die Führungsrollen (32) jeweils einwirkenden Kraft, als eine Achsenkraft F_i, vorgesehen sind.
Pelletierpresse (3) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen (33) als Druckmessbolzen ausgeführt sind, welche eingerichtet sind, als die Sensoren für die Achsenkräfte F_i verwendet zu werden.
Pelletierpresse (3) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pelletierpresse (3) weiter eine Steuereinheit aufweist, welche eingerichtet ist, die von den Sensoren jeweils ausgegebenen Messwerte für die Achsenkräfte zu empfangen und zu verarbeiten, um für jede Führungsrolle (32) einen Wert der Achsenkraft F_i zu bestimmen, und/oder den Aktuator (37) und die Klemmeinheit (38) zu steuern.
Pelletierpresse (3) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, die Werte der Achsenkräfte F_i jeweils mit einem oberen Schwellwert F_{i_max} und/oder einem unteren Schwellwert F_{i_min} zu vergleichen, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, wenn bestimmt wird, dass der Wert einer Achsenkraft F_i den oberen Schwellwert F_{i_max} überschreitet, oder wenn bestimmt wird, dass der Wert einer Achsenkraft F_i den unteren Schwellwert F_{i_min} unterschreitet, die Pelletierpresse (3) stillzusetzen und/oder einen Notstopp der Pelletierpresse (3) veranlassen.
Pelletierpresse (3) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, eine Summenkraft F_Z zu bestimmen als Summe der Werte der Achsenkräfte F_i : F_Z = ΣF_i, wobei die Steuereinheit weiter eingerichtet ist, die Summenkraft F_Z jeweils mit einem oberen Schwellwert F_{Z_max} und einem unteren Schwellwert F_{Z_min} zu vergleichen, wobei, wenn bestimmt wird, dass der Wert der Summenkraft F_Z den oberen Schwellwert F_{Z_max} überschreitet, oder wenn bestimmt wird, dass der Wert der Summenkraft F_Z den unteren Schwellwert F_{Z_min} unterschreitet, die Klemmeinheit (38) anzusteuern, die Klemmung zu lösen, den Aktuator (37) zu steuern, um ein Rotieren der exzentrisch gelagerten Achsen (33) zu bewirken, bis die Summenkraft F_Z einen vorgegebenen Sollwert F_{Z_soll} annimmt, und wenn die Summenkraft F_Z einen vorgegebenen Sollwert F_{Z_soll} erreicht hat, die Klemmung zu aktivieren.
Pelletierpresse (3) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Zentriervorrichtung (30) weiter zumindest einen Endschalter aufweist, der bzw. die der Klemmeinheit (38) zugeordnet sind, und der bzw. die eingerichtet sind, an die Steuereinheit Signal(e) auszugeben, die anzeigend für einen Klemmzustand und einen Nicht-Klemmenden-Zustand der Klemmeinheit (38) sind, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, ein Anfahren und Drehen der Flachmatrize (4) nur freizugeben, wenn das bzw. die an die Steuereinheit ausgegebene(n) Signal(e) den Klemmzustand der Klemmeinheit anzeigen.
Pelletierpresse (3) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, das Lösen der Klemmung durch die Klemmeinheit (38) nur zu steuern, wenn die Flachmatrize (4) stillsteht.
Pelletierpresse (3) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weiter zumindest ein Endschalter vorgesehen ist, der so angeordnet ist, dass er in kaltem Zustand der Flachmatrize (4) einen vorgegebenen Abstand zur Innenfläche (26) der Flachmatrize (4) aufweist, wobei die Steuereinrichtung eingerichtet ist, die Pelletierpresse (3) stillzusetzen und/oder einen Notstopp der Pelletierpresse (3) veranlassen, wenn der Endschalter kontaktiert wird.